建立了矩形截面包覆材料交流功率损耗的数值计算模型,分析了铜包铝导电扁排断面形状结构对交流功率损耗的影响.结果表明:当断面积为S=600mm2时,功率损耗系数随扁排宽厚比b/a的增大而增加;断面积为S=800mm2和1000mm2时,随宽厚比b/a的增加,功率损耗系数先增大后减小;而当断面积为S=1200mm2时,随宽厚比b/a的增大,功率损耗系数减小且减小趋势逐渐变缓.当扁排厚度为a=10mm,断面积S为800~1200mm2时,交流功率损耗随窄边和宽边的铜层厚度比(δh/δw=0.5~3.0)增加而减小;铜层厚度之比对功率损耗的影响随包覆层面积比(SA=15%~45%)的增加而增大.在单位长度直流电阻和载流量与铜扁排相等时,选择合适的扁排断面形状结构,铜包铝扁排可较为明显地降低功率损耗

针对传统熔融沉积成型面临的成型精度低和打印材料受限, 基于电流体动力熔融沉积在成形高度、材料种类、基板导电性和平整性、3D成形能力等方面的不足和局限性, 本研究提出一种电场驱动熔融喷射沉积3D打印新工艺, 其采用双加热集成式喷头并施加单极脉冲高电压(单电势), 利用电场驱动微量热熔融材料喷射并精准沉积来形成高分辨率结构.引入两种新的打印模式: 脉冲锥射流模式和连续锥射流模式, 拓展了可供打印材料的种类和范围.通过理论分析、数值模拟和实验研究, 揭示了所提出工艺的成形机理、作用机制以及成形规律.利用提出的电场驱动熔融喷射沉积3D打印方法, 结合优化工艺参数, 完成了三个典型工程案例, 即大尺寸微尺度模具、大高宽比微结构、宏微跨尺度组织支架和网格三维结构.其中采用内径250 μm喷头, 打印出最小线宽4 μm线栅结构, 高宽比达到25:1薄壁圆环微结构.结果表明, 电场驱动熔融喷射沉积高分辨率3D打印具有打印分辨率高、材料普适性广、宏/微跨尺度的突出优势, 为实现低成本、高分辨率熔融沉积3D打印提供了一种全新的解决方案

基于国内转底炉直接还原炼铁在起步阶段亟待解决的热工系统问题，分别以系统分析、热模拟实验和数值模拟为手段，对转底炉分段热工参数进行了研究.建立了转底炉冶金模型和热模型（涉及变量83个、参数20个），模拟计算结果表明，每生产1t金属化球团，需铁精粉1213kg，消耗煤粉283kg、煤气615kg.基于转底炉分区域系统分析，分别进行了预热段、加热段、还原段条件下的热模拟实验研究，确定出不同工况下（nC：nO=0.8~1.2）含碳球团于各段的实时还原进度，并依据含碳球团自还原吸热与热工参数的匹配，确定出各段燃料供应参数.使用Fluent模拟软件对分段热工参数进行了验证，结果表明分段热工参数设计合理，能有效实现转底炉的分段职能，为转底炉的优化设计提供了基础

针对双孔聚能爆破孔间煤层裂隙扩展贯通问题，基于对双孔爆破应力波叠加效应的分析，建立双孔聚能爆破数值分析模型，研究双孔同时起爆时应力波的传播特征、煤体的应力状态、煤体裂隙扩展贯通规律以及应力波叠加效应对裂隙扩展的影响。结果表明，应力波叠加效应致使两爆破孔中间截面上部分区域及其邻域内形成均压区，迫使部分径向裂隙转向，主导爆生裂隙空白带的形成；两爆破孔间的定向裂隙相互贯通后，爆生气体相互作用促进贯通区裂隙的扩展并贯穿空白带。同时，结合煤层深孔聚能爆破现场试验发现，在两爆破孔外侧，应力波叠加效应促进裂隙的扩展，该作用随着远离爆破孔呈先增加后减小之势；在两爆破孔之间，应力波叠加效应抑制部分区域裂隙的扩展，致使两爆破孔之间不同位置处煤层增透效果有起伏变化

针对多目标进化算法搜索效率低和收敛性差的问题,提出了基于精英重组的混合多目标进化算法,将多目标优化问题分解为多个单目标优化问题单独求解,并采用基于遗传算法的精英重组策略将多个相异解重组生成唯一的精英解.提出区域化的种群初始化方法,改进局部搜索及群体选择机制,采用以优化子群为核心的分组交叉策略及自适应多位变异算子,并引入基于混沌优化的重启机制,有效克服了精英保存的固有缺陷,以及现有多目标进化算法存在的目标空间解拥挤、收敛慢、易早熟等问题.多目标测试函数的数值仿真和关键步骤的性能分析证明了本文算法的有效性和优越性

提高高炉炉腰及炉身下部冷却壁抗热变形能力是维持高炉长寿的关键.采用热态实验和数值模拟手段研究高炉炉腰及炉身下部区域铜钢复合冷却壁的传热及热变形行为,并与铜冷却壁进行对比分析.铜钢复合冷却壁热面无渣铁壳覆盖,煤气温度1200℃条件下,铜钢复合冷却壁最高温度为180℃,传热性能与铜冷却壁接近.铜钢界面最大等效应力约为114.45 MPa,低于铜钢复合板的抗拉强度.铜钢复合冷却壁发生弯曲变形,中心z向位移为0.66 mm,较铜冷却壁低约25.8%;顶底端沿z向位移为0.13 mm,较铜冷却壁低约50%;曲率为0.93×10-4 mm-1,较铜冷却壁低约51.81%.铜钢复合冷却壁抗变形能力优于铜冷却壁,可以避免铜冷却壁热变形过大导致的螺栓及冷却水管断裂破损问题

为实现岩石试样蠕变全过程的准确模拟,并从细观角度探究蠕变过程中微裂隙的发生和发展规律,在二维颗粒流程序(PFC2D)中开发出具有黏弹塑性特征的西原体流变接触本构模型,进一步提出包含两种非定常元件的非定常西原体模型,推导了模型本构关系和蠕变方程.在PFC2D中调用自定义西原体流变模型,通过参数调试,获得与真实试样具有相同强度特性的数值试样.以室内单轴压缩蠕变试验数据为基础,在Matlab中对模型非定常参数进行拟合反演分析.在此基础上,进行单轴压缩蠕变试验的模拟,计算过程中分别采用定常和非定常两种模型,并对微裂隙进行监测.对比分析结果表明:定常模型仅适用于衰减和稳定蠕变阶段;非定常模型也可用于描述加速蠕变阶段,从而准确模拟蠕变全过程;加速蠕变阶段主要是由微裂隙的加速发展而产生,加速蠕变将导致试样剪切破坏

基于经典晶体塑性理论,建立了耦合孪生的晶体塑性本构模型并进行了全隐式积分的数值实现.该本构模型采用饱和硬化法则,并采用孪生阻力与滑移硬化之间的正比关系来描述孪生对滑移硬化影响及孪生硬化行为.针对该本构模型的13个参数,结合各参数物理意义提出了参数的分类确定方法.以孪生诱导塑性（TWIP）钢Fe-22Mn-0.6C为例,着重对硬化参数的局部灵敏度进行了分析,研究了各硬化参数对宏观力学响应、孪生激活和演化的影响,根据变形机制的不同宏观变形过程可区分为孪生硬化阶段和孪生硬化失效阶段,进而给出了硬化参数确定的步骤及其建议取值范围.结果表明：初始滑移阻力与屈服极限线性相关,取值范围在80~160 MPa之间;孪生硬化指数增大使得孪生硬化阶段减弱,其取值范围应在0~3之间;孪生阻力与滑移阻力比值增大,则孪生增长率降低,硬化率拐点后移,直至拐点消失,其取值范围在1~1.3之间

回线误差是影响磁弹效应力传感器综合精度的一项重要误差。为了探索这类误差产生的原因,本文设计了3%Si-Fe冷轧Goss织构电工铜片单晶体拉应力试样。实验结果表明,随着样品工作区中单晶体的[100]方向与应力σ之间的夹角θ的变化,样品的回线误差不但有数值大小的变化,而且回线误差的类型也不同。一种是,当减载时,传感器的输出电压值高于加载到同一载荷时传感器的输出电压值,另一种则与此相反。本文分析了这类材料的传感器在工作状态下,单晶体内磁铸分布的变化过程,认为回线误差大小及类型随θ角的变化,是单晶体内晶体缺陷与铸壁相互作用的结果

针对顺层岩质边坡岩层结构面倾角θ和边坡角α两个参数,采用离散单元法研究了不同工况下总计270个边坡模型的变形破坏特征,统计得到不同变形破坏模式对应的岩层结构面倾角θ与边坡角α的范围,并基于强度折减法研究了两个参数与边坡稳定性的关系,揭示了顺层岩质边坡变形破坏机制及稳定性特征.研究结果表明:依据边坡变形破坏特征,提出了四种顺层岩质边坡变形破坏模式,即坡脚沿岩层结构面的滑移-剪切破坏,坡顶沿岩层结构面的滑动-剪切破坏,岩层下缘弯曲-剪切破坏,以及岩层上缘翻折-拉裂破坏.在此基础上,分析并归纳了这四种模式的产状、变形特征以及可能的破坏模式等一般规律.边坡安全系数fs随结构面倾角θ的增大先减小后增大,在减小过程中达到最小值后迅速上升,然后变缓回落.边坡安全系数fs随结构面倾角θ变化过程中,当θ约等于α-7.3°时,fs取得最小值,此时对应的边坡稳定性最差