Very high cycle fatigue for GCr15 steel with smooth and hole-defect specimens

Very high cycle fatigue（VHCF） properties of a low temperature tempering bearing steel GCr15 with smooth and hole-defect specimens are studied by employing a rotary bending test machine with frequency of 52.5 Hz.Both smooth and hole-defect specimens break in VHCF regime with some difference in fatigue crack initiation.For smooth specimens,a fine granular area（FGA） is observed near the grain boundary in the fracture surface of the specimens broken after 10~7 cycles. But no FGA is observed in the hole-defect specimens broken in VHCF regime,and the VHCF crack does not initiate from the small hole at the surface as it does at low or high cycle fatigue regime. Internal stress is employed to explain the VHCF behavior of these two types of specimens.At last,an advanced dislocation model based on Tanaka and Mura model is proposed to illustrate the internal stress process and to predict fatigue crack initiation life with FGA observed in the fracture region.

改进FFT算法在频域全聚焦超声成像中研究

针对钢块中孔洞缺陷的超声成像检测,目前普遍采用时域超声成像算法。该方法中的延时叠加过程需要进行重复、繁琐的迭代运算,无法满足高质量实时成像的需求,频域超声成像算法具有更高的成像分辨率和更快的成像速度。提出了一种针对任意非0值输入的基2-FFT输入分级截断算法,将该算法应用在频域FMC-PSM算法成像中,得到改进的FMC-PSM算法,用于钢块中孔洞缺陷检测超声成像。实验结果证明,相较于标准FMC-PSM算法,改进的频域FMC-PSM算法能够在呈现更高质量图像的同时将成像速度提高了15%,有望解决超声成像中成像质量和成像效率难以兼顾的问题。

孔洞缺陷对TC4切削加工影响的仿真研究

为研究孔洞缺陷对TC4材料切削加工的影响,使用有限元切削仿真方法对切削过程的应力应变、切屑形态和切削力特点和规律进行研究。通过热力耦合仿真、数据分析、时频分析等方法对含缺陷材料切削过程中的参数的研究,研究结果表明:位于切削路径上的缺陷,在切削完后缺陷处表面出现应力集中,位于切削路径上的缺陷处表面应力值相比无缺陷时明显减大;缺陷位于表层区域时,由于缺陷导致材料内部结构变化,切屑断裂,切屑形态剧烈变化;当缺陷位于切削路径上和表层区域时,切削至缺陷处时切削力发生突变,切削状态发生失稳,并且位于表层区域的缺陷对切削力的突变影响最大;最后通过Choi-Williams时频分析对含不同位置缺陷切削仿真得到的切削力信号进行分析,观察到不同位置缺陷情况下切削力波动的时频信号,判断缺陷的位置。

超声相控阵检测与CIVA仿真对比研究

锅炉制造、安装、检验过程中,复杂结构焊缝一般可利用超声相控阵检测技术实施有效检测,其检测工艺的选择对检测结果影响很大,针对特定工件及工艺,结合CIVA仿真可快速分析成像效果,对于工艺优化具有重要意义。采用CIVA软件实施相控阵A型试块特定区域缺陷孔的相控阵检测仿真,同时采用相同工艺开展实际相控阵检测,对比分析各缺陷孔定位定量精度。结果表明:CIVA仿真与实际检测结果差异较小,实际检测精度稍优于CIVA仿真。

SiC基GaN上多晶金刚石散热膜生长及其影响

通过微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,在SiC基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)异质结构材料上生长多晶金刚石散热膜,采用光学显微镜(OM)、拉曼光谱、非接触霍尔测试系统、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对生长样品进行表征,研究了生长温度、多晶金刚石散热膜厚度对GaN HEMT异质结构材料性能的影响。测试结果表明,当多晶金刚石生长温度为625℃,散热膜厚度为20μm时,GaN材料载流子迁移率降低9.8%,载流子浓度上升5.3%,(002)衍射峰半高宽增加40%。生长温度越高,金刚石散热膜的生长速率越快。当金刚石散热膜厚度相差不大时,生长温度越高,GaN所受拉应力越大,材料电特性衰退越明显。多晶金刚石高温生长过程中,金刚石引入的应力未对GaN结构产生破坏作用,GaN材料中没有出现孔洞等缺陷。

裂纹-孔洞缺陷下PVC涂层织物类膜材的撕裂行为

膜结构节点和边界处往往需要通过膜面开孔来实现关键部位的连接,孔洞边缘的应力集中会影响膜面的撕裂行为。为探究聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)涂层织物类膜材中孔洞对裂纹扩展行为的影响,开展了含有裂纹-孔洞缺陷的PVC涂层织物类膜材的单轴拉伸试验,分析了裂纹扩展全过程和撕裂机理,提出了适用于含裂纹-孔洞多缺陷PVC涂层织物类膜材撕裂强度的预测模型,并验证了模型的适用性。研究结果表明:含裂纹-孔洞缺陷的PVC涂层织物类膜材在中心撕裂过程中存在裂纹端扩展和孔端再扩展两阶段;定义了裂纹端临界撕裂荷载、裂纹端峰值撕裂荷载、孔端临界撕裂荷载和孔端峰值撕裂荷载4项撕裂特征指标,以衡量含裂纹-孔洞缺陷膜材的抗撕裂性能;孔洞的存在导致试样在孔端再扩展阶段的承载力提升,但随着孔洞尺寸增大,孔端的承载力提升效应减弱,裂纹端峰值撕裂荷载逐渐变为控制试样破坏的极限荷载;所提出的二次函数-指数函数应力场模型能有效地预测膜材的裂纹端临界撕裂应力和孔端临界撕裂应力。

碳纤维复合材料PCD刀具低温和干式制孔试验研究

目的针对CFRP开展二氧化碳低温冷却和干式条件下的PCD刀具制孔试验研究,从而提高CFRP材料的切削性能、制孔精度及制孔质量。方法在传统钻孔和低温冷却条件下,采用常规和织构PCD刀具开展制孔试验,分析不同切削参数下的轴向推力、总切削力、入口直径和相对误差、表面黏结、孔壁形貌及缺陷的差异性。结果在干式和低温冷却条件下,CFRP钻入过程产生的轴向推力和总切削力均随着进给速度的增大而不断增大;在试验条件下,当进给速度增大时,PCD刀具+干式、PCD刀具+低温及PCD织构刀具+低温3种方式下获得的入口直径相对误差范围分别为0.29%~0.42%、0.57%~1.15%、0.38%~0.89%;与干式加工相比,低温冷却有效抑制了刀具切屑黏结;总体来说,在低温冷却下,孔壁表面有明显的纤维断裂,形成较多的纤维断口坑、微裂纹,树脂表面涂覆均匀性较差。结论在CFRP钻孔过程中,相对于干式钻孔,在相同切削参数下,低温冷却下可以获得更大的切削力;与低温冷却相比,采用干式钻孔能够提高入口直径尺寸的制孔精度,有效提高抗黏结效果;总体来说,相同切削参数下,干式制孔获得的孔壁表面更加平整和均匀。

含空洞缺陷桩基超声波透射法多物理场数值模拟

随着中国建筑行业的快速发展,桩基运用也越来越广泛,桩基的完整性检测至关重要。超声波无损检测技术具有检测深度大、范围广、灵敏度高、速度快等优点,已成为桩基检测中运用最多的检测方法。超声波在混凝土中衰减严重,且在混凝土这种集合型复合材料中的传播过程十分复杂,对缺陷的判断只能定性分析,无法进行定量分析,不能准确的检测出缺陷的具体位置。为了准确有效的检测桩基缺陷的位置,通过Comsol Multiphysics有限元分析软件建立二维桩基无损检测模型,利用压力声学、固体力学模块和压电效应进行多物理场耦合,分析单孔空洞和双孔空洞在不同位置中超声波的传播规律。模拟结果表明:不管单孔还是双孔空洞,超声波在空洞后面形成缺口,与发射换能器、空洞圆心在一条直线上;通过对横向和纵向不同位置的首波声压值分析,能够有效的判断出缺陷的具体位置。

摆臂类零件工艺分析与优化

针对摆臂类零件的凸包和翻孔在成形时易开裂的问题,提出了摆臂类零件改进设计的方法。首先对复杂结构的摆臂类零件常见的冲压工艺缺陷进行分析,通过CAE分析结合实物样件对零件设计进行验证;其次对于凸包区域的开裂问题,根据零件装配要求,在尽可能减少修模量的前提下,通过调整圆角半径和拔模角度改善凸包区域的成形缺陷;对于对向翻孔开裂的问题,将弹性元件的压力作为优化目标,确定最佳的圆角半径、翻边高度和拔模角度参数组合,此外,通过增加局部导向结构解决弹性元件压入摆臂时产生的刮痕缺陷;最后以试制方式加工出相应状态的样件,对不同的优化方案进行验证。结果表明:对于摆臂类零件的优化,若CAE分析凸包位置存在开裂风险且减薄率不大于28%时,圆角半径增大不超过2 mm、拔模角度增加不超过5°;增大对向翻孔的压料区域和压料力,并在结构上增加相应的倒角可提升零件的压装性能。

904L不锈钢荒管开裂原因

某904L不锈钢荒管在穿孔工艺后,其内壁发生开裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、力学性能测试、扫描电镜及能谱分析、金相检验等方法分析了该荒管开裂的原因。结果表明:荒管穿孔前近内表面存在疏松缺陷,在穿孔工艺应力的作用下,沿疏松缺陷处萌生裂纹,最终导致荒管发生开裂。

基于GO在Ge-基钙钛矿太阳能电池中的应用研究

采用GO作为空穴传输层,利用SCAPS-1D软件研究了FTO/TiO_(2)/CH_(3)NH_(3)GeI_(3)/IDL/GO/Al结构的钙钛矿太阳能电池的性能。该器件的性能受CH_(3)NH_(3)GeI_(3)/GO界面缺陷、CH_(3)NH_(3)GeI_(3)介电常数等因素的影响。

基于随机森林模型的粗轧过程孔型优化设计

以粗轧轧辊孔型为优化对象,对影响折皱缺陷的因素进行了分析,提出了一种基于随机森林的粗轧过程孔型参数优化设计方法。首先,采用DEFORM-3D软件建立三维轧制热力耦合有限元模型,分析了折皱缺陷的产生原因,探究了折皱缺陷的影响参数;然后,开发了基于随机森林算法的机器学习模型,建立了变形温度、孔型圆角尺寸、槽底宽度和轧辊与轧件间的摩擦因数与宽展值之间关系的设计数据库;结合约束条件,得到了孔型参数的最优解,最后,对优化后的孔型进行了验证。研究结果表明:当孔型槽底宽度b k为165 mm、圆角尺寸R为14 mm时,取得最优解,此时宽展值最小;采用优化后孔型进行生产,消除了折皱缺陷,成品合格率明显提高。

印制电路板微短不良问题的探讨

微短不良是导致印制电路板(PCB)产品报废的常见问题之一,对PCB有功能性影响。本文以实际生产为基础,通过一系列验证实验,多种途径追踪分析,对微短不良问题的根本成因进行了研究和讨论。

以Spiro-OMeTAD作为空穴传输层的ZnS/SnS太阳能电池模拟研究

硫化亚锡(SnS)因其合适的电学和光学特性而被作为太阳能电池的吸收层进行研究。Spiro-OMeTAD常用作空穴传输层以提高太阳能电池性能。本文采用wxAMPS软件对SnS基太阳能电池ZnS/SnS/Spiro-OMeTAD进行模拟研究。主要研究分析Spiro-OMeTAD空穴传输层对太阳能电池性能的影响,其中包括:开路电压、短路电流密度、填充因子、光电转换效率及量子效率。研究结果表明:在加入Spiro-OMeTAD空穴传输层后,ZnS/SnS/Spiro-OMeTAD太阳能电池的开路电压(V_(OC))增加至0.958 V,短路电流(J_(SC))增加到32.96 mA/cm^(2),填充因子(FF)和光电转换效率(PCE)分别达到了79.26%和25.07%,电池性能取决于电池各层厚度、掺杂浓度、缺陷态密度及工作温度。通过研究表明Spiro-OMeTAD作为空穴传输层,有利于提高太阳能电池的各性能,并且ZnS/SnS/Spiro-OMeTAD是一种十分具有发展潜力的光伏器件结构。

钙钛矿太阳能电池界面缺陷及其抑制方法

目前,绝大多数高效有机-无机卤化物钙钛矿(OIHP)太阳能电池都是由多晶钙钛矿薄膜构成,这些多晶薄膜表面或晶界往往含有大量的缺陷,将导致光生载流子发生非辐射复合,并诱导OIHP材料分解,从而使器件的光电转换效率(PCE)和稳定性降低。本综述分析了钙钛矿太阳能电池的缺陷类型及缺陷对钙钛矿太阳能电池(PSCs)性能的影响,详细介绍了通过钝化电极与传输层,或传输层与钙钛矿层间的界面缺陷以获得更高效率和高稳定性的钙钛矿太阳能电池方面的研究进展,展望了钝化分子的设计思路及钙钛矿光伏商业化应用所面临的挑战。

多种检测方法在基桩缺陷检测中的应用及缺陷处治技术

以潍坊至青岛高速公路及连接线工程中的某桥梁基桩为背景,分别介绍声波透射法、钻孔取芯法和孔内成像法在基桩检测上的具体应用,对缺陷原因进行分析。研究发现,桩底缺陷是由于未考虑基桩超钻部分,导致导管悬空高度过大,进而导致桩底混凝土严重离析夹泥。同时,介绍了水磨钻在桩底缺陷处理的应用,并验证该方法的有效性,对其他类似项目基桩缺陷的处理具有指导意义。

钻孔冲洗引流术治疗老年慢性硬脑膜下血肿的效果分析

目的:探讨钻孔冲洗引流术治疗老年慢性硬脑膜下血肿患者的效果。方法:选择龙南市第一人民医院神经外科2019年4月—2022年4月收治的80例老年慢性硬脑膜下血肿患者,按照不同手术方式分组:采取锥孔引流术治疗为A组、钻孔冲洗引流术治疗为B组,各40例。对比疗效,包括临床总有效率、手术相关指标、炎症因子、复发率,同时采用美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评价患者神经功能缺损程度。结果:B组临床总有效率为95.00%较A组的75.00%高,差异有统计学意义(P<0.05)。B组手术时间较A组短,术中出血量少于A组,NIHSS评分、血清白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-10(IL-10)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平均低于A组,差异均有统计学意义(P<0.05)。B组术后并发症发生率5.00%低于A组的20.00%,复发率2.50%低于A组的20.00%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:钻孔冲洗引流术近远期效果显著,且安全性高,利于减轻患者炎症反应、神经功能受损程度,降低复发率。

超声相控阵全聚焦成像检测缺陷的定位定量优势分析

超声相控阵全聚焦成像具有成像分辨率好、信噪比高等优势,是近些年压力管道无损检测的研究热点。定量分析全聚焦成像与常规相控阵对不同深度、尺寸缺陷的识别精度,对于进一步认识并推广超声相控阵全聚焦成像技术具有一定意义。采用常规相控阵检测及全聚焦成像检测,对相控阵B型试块中的各缺陷孔进行定量识别和对缺陷信息进行对比的结果表明:超声相控阵全聚焦成像技术检测出的缺陷深度和缺陷直径优于常规相控阵检测。

冲击荷载作用下含双孔洞裂纹石灰岩动态断裂行为

深入了解不同孔洞缺陷结构对岩石动态力学特性和断裂行为的影响,对于巷道支护设计、岩体工程稳定性评价以及冲击地压动力灾害防治等均具有重要的理论指导意义。为研究含不同孔洞缺陷石灰岩试样在冲击荷载下的动态断裂行为,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击加载系统,对含双孔洞裂纹石灰岩试样进行冲击条件下的断裂特性测试,并采用高速摄像仪对动态裂纹萌生、扩展、贯通直至试样破坏全过程进行了记录,结合图像处理方法进一步分析了冲击荷载作用下含双孔洞裂纹石灰岩的动态抗压强度、动态变形模量、破坏模式和裂纹扩展行为。研究表明:峰值应力处试样破坏的峰值应变在0.00297~0.00493变化,孔洞间距的非对称增长对石灰岩试样峰值强度具有较大弱化影响,非对称孔洞缺陷的间距越大,其对试样的峰值强度弱化程度越高;当孔洞缺陷呈现为非对称状态时,由于受力不均易较早发生压缩破坏。石灰岩试样双孔洞缺陷的形状、间距和非对称性均对其动态抗压强度具有显著影响。石灰岩试样下方的孔洞缺陷对其主裂纹发育具有显著影响,使得初始拉伸裂纹扩展方向产生偏转,试样最终破坏主模式为剪切-拉伸复合断裂。在石灰岩试样的裂纹发育类型中,类型Ⅴ和Ⅵ的远场拉伸和剪切裂纹较为常见。此外,考虑扩展路径分形效应的裂纹速度为表观裂纹扩展速度的1.01~1.17倍。当孔洞缺陷呈非对称分布且间距较大时,最终形成的裂纹数量较少,裂纹扩展速度降低,且更有利于抑制岩石表面的岩屑剥落现象。

人工植入缺陷对增材制造TC4钛合金性能的影响规律

采用激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)的增材制造成形技术制备内含人工设计缺陷的TC4钛合金样品,研究了预埋缺陷的尺寸、位置对成形合金室温拉伸性能的影响规律。结果表明:由于SLM成形过程人工植入缺陷内包含的合金粉末无法排出热处理后在孔洞缺陷表面烧结,导致缺陷实际尺寸较设计尺寸略小。当预埋缺陷直径小于0.7 mm时,合金抗拉强度基本保持不变,试样均从非预埋缺陷区断裂;当预埋缺陷直径超过0.7 mm后,抗拉强度随缺陷尺寸增大而显著降低,试样均从预埋缺陷区断裂。合金延伸率受缺陷的影响较为显著,随着缺陷尺寸的增大,延伸率整体呈现逐渐降低的趋势,当缺陷尺寸超过0.7 mm后,延伸率急剧降低,缺陷尺寸超过0.9 mm后,延伸率在2%~4%范围内波动。缺陷尺寸超过0.7 mm后,缺陷尺寸是影响增材制造合金强度和延伸率的主导因素。