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铝合金电弧增材制造 (WAAM) 技术 - ...
摘要：在所有金属增材制造 (AM) 技术中，定向能量沉积 (DED) 技术，尤其是基于丝材的技术，由于生产速度快而备受关注。此外，它们被认为是能够生产全功能结构部件、具有复杂几何形状和几乎无限尺寸的近净成形产品的最快技术。根据热源的不同，有几种基于丝材的系统，例如等离子弧焊和激光熔化沉积。主要缺点是缺乏市售的丝材；例如，缺乏高强度铝合金丝材。因此，本综述涵盖了传统的和创新的丝材生产工艺，并总结了工业上最受关注的 Al-Cu-Li 合金，以鼓励和促进选择最合适的丝材成分。每种合金元素的作用对于 WAAM 中的特定丝材设计都至关重要；本综述描述了每种元素的作用（通常通过时效硬化、固溶和晶粒尺寸减小来强化），特别关注锂。同时，WAAM 部件中的缺陷限制了其适用性。因此，本文提到了与 WAAM 工艺相关的所有缺陷以及与合金化学成分相关的缺陷。最后，总结了未来的发展，包括最适合 Al-Cu-Li 合金的技术，例如 PMC（脉冲多控制）和 CMT（冷金属转移）。
揭秘多功能碳纤维结构电池
结构电池是指既能储存电能又能承受机械载荷的多功能设备。在这种情况下，碳纤维成为一种引人注目的材料选择，它既能储存能量，又能为电池提供刚度和强度，兼具双重用途。先前的研究已经证明了结构电池电解液中金属锂的功能性正极的概念验证。这里展示了一种全碳纤维基结构电池，利用原始碳纤维作为负极，磷酸铁锂 (LFP) 涂层碳纤维作为正极，并使用薄纤维素隔膜。所有组件都嵌入结构电池电解液中并固化以提供电池的刚度。使用薄隔膜可以提高结构电池的能量密度。结构电池复合材料的能量密度为 30 Wh kg − 1，循环稳定性高达 1000 次循环，库仑效率约为 100%。值得注意的是，在与纤维方向平行测试时，全纤维结构电池的弹性模量超过 76 GPa - 这是迄今为止文献中报道的最高值。结构电池在替代电动汽车结构部件的同时减少传统电池数量方面具有直接意义。因此，为未来的电动汽车节省了重量。
对用FRP加固的破裂钢板的疲劳性能进行了调查
疲劳裂纹是钢结构的常见缺陷，在不同的负载和各种环境因素的长期影响之后[1]。如果没有及时有效治疗，它最终可能导致结构性疲劳失败。维修和加固技术的出现提供了一种解决此问题的新方法。与更换损坏的结构部件相比，维修和加固技术在时间和成本方面都具有很大的优势[2，3]。在裂纹尖端上使用裂纹停止孔是最常用的临时控制技术之一。在过去的几十年中，许多学者研究了裂纹停止孔的工程应用[4，5]。结果表明，裂纹停止孔的形状，尺寸和姿势的合理设计可以有效地降低裂纹的生长速度并增加残留疲劳寿命。但是，当在疲劳裂纹尖端处理裂纹停止孔时，原始结构的机械强度被削弱，并创建了新的容易疲劳的区域。更重要的是，当裂纹从裂纹停止的边缘启动时，由于存在停止孔的存在，新裂纹的膨胀速率不会改变[6]。作为一种复合材料，纤维增强聚合物（FRP）材料具有高强度重量比，良好的耐腐蚀性和疲劳性能，并且几乎可以将其分为几乎所有所需的形状。在过去的几年中，关于结构缺陷大小的影响[7，8]，粘合剂的特性[9，10]和FRP键合法
ASTM F3049-14(2021)
B214 金属粉末筛分分析试验方法 B215 金属粉末取样规程 B243 粉末冶金术语 B329 用 Scott 体积计测定金属粉末和化合物表观密度的试验方法 B417 用 Carney 漏斗测定非自由流动金属粉末表观密度的试验方法 B527 金属粉末和化合物振实密度的试验方法 B703 用 Arnold 计测定金属粉末和相关化合物表观密度的试验方法 B783 铁基粉末冶金 (PM) 结构部件材料规范 B822 用光散射法测定金属粉末和相关化合物粒度分布的试验方法 B855 用 Arnold 计和 Hall 流量计漏斗测定金属粉末体积流速的试验方法 B923 用氦或氮比重瓶法测定金属粉末骨架密度的试验方法B964 用卡尼漏斗测定金属粉末流速的试验方法 E539 用波长色散 X 射线荧光光谱法分析钛合金的试验方法 E572 用波长色散 X 射线荧光光谱法分析不锈钢和合金钢的试验方法 E1447 用惰性气体熔融热导率/红外检测法测定钛和钛合金中氢的试验方法 E1569 用惰性气体熔融技术测定钽粉中氧的试验方法 (2018 年撤回) 4
传动轴制造、成本关键材料选择参数调查
摘要 - 汽车传动轴将动力从变速器传输到汽车的后轮。传统上由钢制成的汽车传动轴材料现在由不同的材料制成，其中一些据称比传统材料更轻，有时更安全。这项研究使研究在选择传动轴、制造和车辆生命周期内的性能方面的关键材料参数成为可能。剑桥工程选择器 (CES) 生态审计工具用于选择最佳材料、成本和生态性能，例如二氧化碳产生、可回收性和生产能量。在本研究中，先进的材料概念已被用于分析汽车传动轴的一些特定部件，旨在提高性能。汽车传动轴开发的材料参数来自组合，例如混合铝/复合材料具有更高的扭矩传递能力、更高的基本自然弯曲频率以及更少的噪音和振动。此外，将粘弹性阻尼材料与复合材料共固化可以生产出重量轻、刚度大、阻尼性强的结构部件。研究表明，复合材料传动轴重量更轻，比强度相似的钢或铝轻，且具有柔韧性和较低的弹性模量，因此当传动系统出现扭矩峰值时，复合材料传动轴可以起到减震器的作用，通过减少应力来延长车辆寿命。复合材料也存在缺点，例如制造和材料成本高。
Safran 座椅连接系统 - 加州理工大学数字共享空间
1.1.摘要 本最终设计评审 (FDR) 文件概述了加州州立理工大学圣路易斯奥比斯波分校机械工程本科生团队为加州圣玛丽亚的 Safran Seats 公司开展的高级设计项目。该项目最初是设计、制造和测试通用附件，以将宽体商务舱座椅固定到具有不同座椅轨道几何形状的七种飞机模型上。目标是设计、记录和创建符合设计、重量和制造要求并通过静态 9G FWD 测试的成品。结构分析、制造分析、FEA 和 CAD 组件也将移交给 Safran，作为交付最终原型的最后一步。此外，将完成并总结结构部件的任何必要的弯曲、扭转和应力集中分析。由于加利福尼亚州爆发 COVID-19 疫情，交付成果必须进行修改，因为团队不再被允许在 Safran 设施内完成物理原型并进行最终的 9G 测试。本文档描述了项目的完整时间表，包括背景研究、项目要求、预期的最终交付成果、概念构思和初步概念设计、最终设计和支持分析、所有组件的制造计划、设计验证的计划测试以及项目的后续步骤。此外，它概述了自发布关键设计审查 (CDR) 文件以来的进展情况，以及由于 COVID-19 疫情和就地避难命令而修改的交付成果。
潮汐涡轮叶片案例研究：预印本
摘要——随着海洋可再生能源产业的不断扩大，制造领域的创新也必须随之增长，以降低成本并确保新技术的经济可行性。增材制造，通常称为 3D 打印，为海洋流体动力技术的快速成型提供了一种替代方案，特别是支持美国能源部水力技术办公室的“推动蓝色经济”计划。本研究探讨了增材制造在海洋流体动力结构开发中的应用，重点是材料和打印方法的选择、设计和轴流潮汐涡轮叶片的 3D 打印翼梁的分析。由于叶片将承受的负载和恶劣的海洋环境，耐腐蚀金属被认为是理想的选择。激光金属沉积方法被认为是考虑规模的最有效和可扩展的方法。设计的翼梁使其几何形状适应叶片——这是增材制造独有的特点——并旨在作为叶片的主要结构部件。有限元模型用于研究负载条件下的应力和变形。该翼梁采用 316L 不锈钢通过直接能量沉积制造而成，并对缺陷进行了评估和记录。未来的努力将包括对翼梁进行机械测试。这项研究为使用增材制造开发海洋流体动力结构建立了基准流程，为未来的优化和技术经济分析铺平了道路。
木质聚合物复合材料与玻璃钢的比较研究......
对可持续农业实践的需求不断增长，促使人们探索农机中的先进材料，以提高效率、减少环境影响和提高耐用性。本研究对两种有前途的材料进行了比较分析：木质聚合物复合材料 (WPC) 和纤维增强聚合物 (FRP)，重点关注它们在农机中的应用。WPC 是木纤维和聚合物树脂的组合，在可再生来源、生物降解性和成本效益方面具有优势。相比之下，FRP 由嵌入聚合物基质中的玻璃、碳或芳族聚酰胺等纤维组成，在恶劣的农业条件下具有出色的强度重量比、耐腐蚀性和耐用性。该研究评估了这两种材料在应用于农机关键部件（包括结构部件、工具、油箱和人体工程学特征）时的机械性能、环境影响、制造工艺和性能。这两种材料都有助于提高可持续性，FRP 在耐用性和抗化学降解性方面优于 WPC，使其更适合在农机中长期应用。然而，对于某些非承重部件来说，WPC 是一种更具成本效益和更环保的替代方案。研究结果表明，在农业机械设计中同时采用 WPC 和 FRP 的混合方法可以为可持续农业的未来提供性能、可持续性和成本效益的最佳平衡。本文主要描述了 WPC 和 FRP 制造的加工方法。
ASI——RF子系统和组件的3D打印......
增材制造 (AM)，又称 3D 打印，包含多种技术，通过根据数字 3D 模型逐层添加材料来构建物体。目前可用的各种 AM 技术主要在固化材料（例如激光熔化或光聚合）的工艺以及材料本身（例如金属合金、聚合物或陶瓷）方面有所不同。这些技术可以快速构建零件，并针对单个或批量生产进行优化和定制。在航天领域，3D 打印最初用于开发轻质且坚固的结构部件，例如天线支架。近年来，AM 技术也一直在稳步用于开发射频 (RF) 组件和有效载荷。一些简单的 3D 打印 RF 前端甚至已经在轨道上运行。随着卫星制造商和微波有效载荷子系统提供商转向该技术来满足未来太空系统的需求，未来几年太空中 3D 打印 RF 前端的数量预计将呈指数级增长。过去几十年来，随着新服务的推出以及更高频率在商业、军事和民用领域的使用，通信卫星射频有效载荷的复杂性稳步增加，其中包括固定卫星服务 (FSS)、直接广播卫星 (DBS) 服务、个人通信服务 (PCS)、移动卫星服务 (MSS) 和卫星间服务 (ISS)。这些服务需要卫星和地面站之间有可用的通信链路，用户
飞机接地和接合
金属连接网络 (MBN) 是指飞机末端（机翼、尾翼、垂直稳定器等）内各种金属部件的有意互连，以建立低电阻路径并均衡电势。MBN 确保飞机结构和设备不同部分之间的有效连接，特别是为了缓解 ESD。MBN 通过提供低电阻路径，使静电荷通过导电结构通过电离消散到环境中，或通过起落架和导电橡胶飞机轮胎直接接地，从而帮助消除静电放电事件。接合面粘合和粘合带（也称为“柔性接头”）用于物理连接金属和结构部件，例如机翼、控制面、天线和静电芯，以建立电连续性并均衡电势。这些接地连接有助于防止整个飞机中静电的积聚，这是电磁干扰管理中一项关键的安全要求和缓解因素。ESN 和 MBN 是整体电气接地和保护策略不可或缺的组成部分，它们共同提供可靠的电气环境、减轻雷击相关风险并管理 EMI。最重要的是，这两个系统对于满足乘客和环境安全要求至关重要——这是所有飞机的基本问题，但对于 eVTOL 车辆来说尤其令人担忧，因为 eVTOL 车辆必须实施更严格的接地程序，以有效地接地高压电池、控制器和电机，以保护乘客和地勤人员。