胀断连杆是汽车精密传动用高端产品，需具高强高韧和裂解加工脆性解理断裂特性。连铸化生产高碳易切削胀断连杆用微合金非调质钢是当前的发展方向。基于大方坯连铸生产典型工艺及其铸态组织、成分均匀性分析，研究了胀断连杆加工过程常见断口形貌不合的钢坯遗传性因素。以常用德系C70S6钢为例，采用250 mm×280 mm断面弧形连铸机，解析其在一定结晶器电磁搅拌条件下所浇铸大方坯的铸态低倍结构和枝晶形貌，并分析其不同晶区的成分分布特点。结果表明，当前连铸条件下大方坯中心缩孔和后续热轧棒材探伤合格率可控，但铸坯初凝坯壳凝固前沿发生明显的C、S负偏析白亮带区及其柱状晶偏转现象。金相试样图像分析和相场法凝固模拟表明，铸坯中柱状晶具有逆流生长特征，其偏转角是一次枝晶尖端向旋流方向逆向生长的结果。自铸坯角部至宽、窄面中心，实测柱状晶区的一次枝晶偏转角约在?7°到27°之间。利用X射线能谱分析（EDS）进一步检测了钢中主要合金元素Si、Mn、Mo在铸坯不同晶区的分布，揭示了其铸态偏析特征与差异性。据此，探讨了这种铸态组织和成分偏析对后续热轧棒材和连杆成品组织的遗传性，以及对其胀断加工断口不合的影响，可为源头铸态质量的控制提供依据

对含端部双裂隙?50 mm×50 mm的圆柱体大理岩试样进行单轴压缩试验，并利用高速摄影仪实时记录试样破坏过程，研究了端部裂隙长度和倾角对大理岩力学特性及裂纹扩展规律的影响。研究表明，当裂隙长度达到门槛值前，试样的单轴抗压强度的弱化程度较低，弹性模量、峰值应变的变化较小。相对垂直裂隙，相同长度的倾斜裂隙对大理岩的影响更加显著。试验结果与理论分析均表明，裂纹一般不从端部垂直裂隙尖端起裂，试样的起裂裂纹大多发展为主裂纹，扩展过程中较少产生分支与分叉，试样表面会产生局部剥落，倾斜裂隙试样宏观上呈剪切或拉剪复合破坏，垂直裂隙试样呈劈裂拉伸破坏。试样能耗参数与单轴抗压强度的变化趋势一致，试样总应变能和其单轴抗压强度有较好的正相关关系。最后，比较了动、静载荷作用下含端部裂隙大理岩力学响应与裂纹扩展过程的差异

金属管材是工业领域中结构承重、输送气体和液体的重要部件。自由弯管成形技术有助于实现管件生产的高精度、高性能、高效率和数字化，其精度控制理论和成形技术的研究具有重要的工业应用价值。本文选择直径 30 mm 壁厚 2.0 mm 的铝合金管材6061为仿真优化对象，通过相关基础实验获得材料的基本力学数据，用于仿真模型参数的表征。同时，结合管材压弯实验验证本构模型成形预测的有效性。在完成仿真模型表征和验证的基础上，对铝合金管材的自由弯曲成形过程进行仿真模拟，分析对比了影响自由弯曲成形的各工艺参数，确定了该工况下最优的移动模与管材间隙大小、摩擦系数和进给速度等。该研究有助于优化管材空间自由弯曲成形工艺，具有一定的工业应用价值

基于建立的连铸中间包及结晶器内钢液混合过程的物理模型，开发了板坯连铸异钢种连浇过程混浇坯长度及成分变化模型。以某钢厂单流板坯连铸机220 mm×1560 mm断面Q235与Q335Ti钢的混浇过程为研究对象，采用水模型试验结合数值模拟确定模型的关键参数，并通过开展现场试验对混浇坯取样验证模型的准确性。结果证明：混浇坯成分取样与模型预测的成分偏差小于5%，且模型预测的混浇坯长度与人工确定的一致。故采用该模型可跟踪不同混浇工况下中间包内及铸流上钢液的混合行为，准确预测混浇坯的长度以及成分变化规律。采用该模型研究了拉速及中间包内剩余钢液质量对混交坯长度及不同浇注长度铸坯C元素质量分数变化的影响规律。发现当拉速保持不变时，中间包内剩余钢液越多，混浇坯越长；当中间包内剩余钢液质量保持不变时，拉速越大混浇坯越短。相比而言，中间包内剩余钢液质量比拉速对混浇坯长度的影响更大。另外当拉速不变时，随着中间包内剩余钢液质量的增加，C元素质量分数由0.16%变化到0.18%的速率减慢；当中间包内剩余钢液质量不变时，随着拉速的增加，C元素质量分数由0.16%变化到0.18%的速率增加。因此异钢种连浇过程，适当提高拉速以及减少中间包内剩余钢液质量，可有效减少混浇坯长度，成分变化速率降低

利用实验及CFD模拟软件分别研究非空调工况下以及空调工况的送氧口个数、送氧口管径、送氧流量及送氧方式、不同的气流组织形式(同侧上送下回、异侧上送下回)等发生变化对密闭建筑缺氧房间的富氧特性及富氧效果的影响. 结果表明: 非空调工况下, 送氧口个数、送氧口管径、送氧流量及送氧方式不同, 所形成的富氧区域差别较大, 宜采用管径为6 mm的相背45°的双送氧口进行送氧, 所形成的富氧面积为最大; 空调工况下, 送氧口个数、送氧口管径、送氧流量及气流组织形式不同, 所形成的富氧区域形状大体相似, 均为\椭圆\形状, 宜采用送氧口管径为6 mm的单送氧口且异侧上送下回的气流组织形式; 空调工况下, 送氧流量相同时, 送风风速为0.85 m·s-1所形成的富氧面积比送风风速为1 m·s-1所形成的富氧面积大约20%;当送风风速均为0.85 m·s-1, 送氧流量为1.5 m3·h-1所形成的富氧面积约为0.96 m2, 该富氧面积与单人次活动范围面积相当, 适宜作为空调工况下缺氧房间单人次的富氧基础供氧量. 模拟结果可为缺氧空调房间供氧装置的选择、布置、降低新风量、降低空调能耗等方面提供参考

针对巴西圆盘荷载接触条件对巴西劈裂试验影响的问题，采用声发射监测系统开展线/非线荷载接触条件下低孔隙率砂岩巴西劈裂试验。直径为50 mm，厚度为25 mm的标准巴西圆盘按照同一种传感器三维布设方式布置8个Nano30传感器。在相同的荷载速率下，声发射监测Richter8系统对线/非线荷载两种荷载条件下的巴西圆盘进行准静态加载的波形信号连续记录。通过P波自动到时及网格坍塌搜索算法进行定位，在线/非线荷载条件下分别有1131和931个声发射事件被成功定位。圆盘的起裂位置均在圆盘非中心位置，对于非中心起裂的试验值可能低估了巴西抗拉强度。裂纹下半球极点密度投影分析表明，非线荷载条件下破裂面的局部扭曲程度大于线荷载。试样三维损伤演化结果表明，圆盘所受荷载面积大小，显著影响圆盘损伤累计的时间、释放能量的大小和裂纹扩展的稳定性。对有效声发射定位事件进行矩张量分解获取了两种荷载条件下各向同性部分（ISO）、纯双力偶（DC）和补偿线性矢量偶极成分（CLVD）频率百分比，并采用微裂纹破裂类型分类方法来定量分析震源机制，结果表明巴西劈裂对荷载条件并不敏感，两者均可以解释为近似平行于荷载方向上的张拉裂纹的萌生、扩展及贯通

Q1. Prokaryotic cell E. coli consists of a single closed-circular DNA molecule of 4.6 x 106 bp long. This DNA molecule would be 1.6 mm if the double helix is relaxed. Please describe what strategies does E. coli use to pack such a long molecules into its nucleoid less than a micrometer (mm) in diameter. (20 points)

针对穿孔深熔氩弧焊(K-TIG)工艺焊接8 mm厚Q235低碳钢板时焊接过程不稳定、焊接工艺窗口小等突出问题，首次提出在焊接工件背部铺加保护焊剂的方法改善焊接过程。采用对接焊的方式，在不开坡口、焊接过程不添加焊丝的情况下，达到单面焊双面成形的效果。最终成功的采用430～480 A范围内的直流电流对8 mm厚的Q235低碳钢进行了焊接，将焊接电流窗口扩大到50 A同时也显著的提高了焊接过程的稳定性。同时，在扩大焊接电流窗口之后，系统研究了不同焊接电流下焊接接头的组织性能。研究结果表明：在不同焊接电流下得到的焊接接头中，组织分布以及力学性能分布呈现出相同的状态。焊缝区的组织均由铁素体+珠光体+魏氏组织组成；熔合区由魏氏组织组成；热影响区由铁素体+少量的珠光体组成；此外随着焊接电流的增加，焊接接头背部的熔宽有略微增加；在焊接接头中，熔合区处硬度值最高，其次是焊缝区，之后是热影响区，母材的硬度值最低；焊接接头最终的拉伸断裂位置是在热影响区处

针对熔化焊在焊接AA7B04铝合金时易在焊缝中出现孔洞等缺陷，且接头性能下降明显、焊后变形大，以及采用铆接等机械连接方式会增加连接件的重量等问题，采用集成了搅拌摩擦焊末端执行器的KUKA Titan机器人对2 mm厚AA7B04高强铝合金进行了焊接，在转速为800 r·min-1的条件下，研究了焊度对焊接过程中搅拌头3个方向的受力Fx、Fy和Fz的影响.研究发现，Fz受焊速的影响显著，随焊速的增加而降低.利用光学显微镜、透射电子显微镜、拉伸试验、三点弯曲试验和硬度测试等方法，研究了不同焊速下AA7B04铝合金接头的微观组织和力学性能.结果表明：当焊速为100 mm·min-1时，接头的抗拉强度最高为447 MPa，可达母材的80%，且所有接头的正弯和背弯180°均无裂纹；接头横截面的硬度分布呈W型，硬度最低点出现在热力影响区和焊核区的交界处，焊速不同会导致不同的焊接热循环，且随着焊速的增加接头的硬度随之增加；焊核区组织发生了动态再结晶，生成了细小的等轴晶粒，前进侧和后退侧热力影响区的晶粒均发生了明显的变形；前进侧热影响区析出η'相，后退侧热影响区因温度较高析出η'相和尺寸较大的η相

对具有重要工程应用价值的Cu?5%Sn合金进行激光选区熔化（SLM）成形，在激光功率160 W、扫描速度300 mm·s?1、扫描间距0.07 mm条件下，合金样品相对密度可达99.2%，熔池层与层堆积密实，表面质量良好。研究发现所获合金具有非平衡凝固组织特征，其中以α-Cu(Sn)固溶体相为主，且涉及具有超结构的γ相、δ相。显微形貌主要由柱状晶与富锡网状组织构成，伴随有不同尺度界面Sn元素偏析及晶界、晶内纳米尺寸超结构合金相颗粒析出。所获合金的力学性能与同成分铸态合金或较低Sn含量SLM合金相比得到显著强化，表面硬度可达HV 133.83，屈服强度326 MPa，抗拉强度387 MPa及断裂总延伸率22.7%