入门/高级复合材料、普通材料科学、工程师纳米技术、材料力学、有限元法、机械设计、断裂力学、固体力学行为、结构应力分析等 教育背景 - 学士/硕士和博士学位,应用力学和材料科学,波兰弗罗茨瓦夫理工大学,1978 年和 1982 年。 当前工作 - 丹佛大学约翰埃文斯教授,丹佛大学机械与材料工程系,2390 South York Street,丹佛,科罗拉多州 80208,电话:(303) 871-3807,传真:(303) 871-4450; mkumosa@du.edu - 中心主任,美国国家科学基金会产学研新型高压/高温材料与结构合作研究中心,https://erc- assoc.org/content/novel-high-voltagetemperature-materials-and-structures,https://www.linkedin.com/in/maciej-kumosa-b8659216/ 学术荣誉 - Ø 复合材料科学与技术 (IF 9.9,复合材料领域排名第一) 编辑委员会成员,自 2002 年起 Ø 结构耐久性与健康监测 Ø 纤维奖 - John Evans 教授,丹佛大学 (DU) 因杰出研究或其他创造性学术成就而获得的最高荣誉,2006 年 4 月。http://www.du.edu/news/06-19-06facultyawards.html - 工程学院最佳学者奖- 杰出教学奖,俄勒冈州研究生院 (OGI),俄勒冈州波特兰,1992-93 年 一般兴趣
摘要 � iii 致谢 � iv 目录 � 图表 � vi 表格表 � vii 1 � 介绍 � 1 1.1 � 概述 � 1 1.2 研究背景 � 2 1.3 研究目标 � 5 1.4 研究方法 � 6 2 � 文献综述 � 8 2.1 � 增升装置基础知识 � 8 2.2 常规后缘增升装置 � 10 2.3 后缘增升装置的机构类型 � 16 2.4 摆臂机构在增升装置中的应用 � 21 3 机构设计 � 26 3.1 机翼平面形状参数 � 26 3.2 襟翼翼型设计 � 26 3.3 摆臂襟翼机构原理 � 27 3.4 部件初始尺寸 � 32 3.5 改进程序和最终设计 � 36 3.6 襟翼载荷计算 � 44 3.7 机械应力分析 � 46 3.8 作动系统布置 � 47 3.9 讨论 � 51 3.10 � 机构设计总结 � 54 4 质量比较 � 55 4.1 传统襟翼机构的质量估算 � 55 4.2 摆臂机构的质量 � 56 4.3 比较结果 � 57 5 � 结论和未来工作 � 59 5.1 � 结论 � 59 5.2 未来工作 � 60 6 参考文献 � 62 7 参考书目 � 64 附录 A � 65 附录 B � 91 附录 C � 109 附录 K � 119
入门/高级复合材料、普通材料科学、工程师纳米技术、材料力学、有限元法、机械设计、断裂力学、固体力学行为、结构应力分析等 教育背景 - 学士/硕士和博士学位,应用力学与材料科学,弗罗茨瓦夫工业大学,1978 年和 1982 年,波兰。 目前就职 - 丹佛大学约翰埃文斯教授,丹佛大学机械与材料工程系,2390 South York Street,丹佛,科罗拉多州 80208,电话:(303) 871-3807,传真:(303) 871-4450;mkumosa@du.edu - 美国国家科学基金会新型高压/高温材料与结构产学研合作研究中心,中心总主任 ( www.HVTCenter.org ); 2016/17 年度美国 50 个工程学 IUCRC 之一 学术荣誉 - ➢ 复合材料科学与技术(复合材料领域排名第一的国际期刊)➢ 结构耐久性与健康监测 ➢ 纤维 编辑委员会成员 奖项 - John Evans 教授,丹佛大学 (DU) 因杰出研究或其他创造性学术成就而授予的最高荣誉,2006 年 4 月。http://www.du.edu/news/06-19-06facultyawards.html - 丹佛大学工程与计算机科学学院最佳学者奖,2004 年 12 月。 - 杰出教学奖,俄勒冈研究生院 (OGI),俄勒冈州波特兰,92-93 年 一般兴趣
“尽管计算机科学的应用使得应力分析能力取得了巨大进步,但最终评估新结构概念和材料系统的基本工具和最强大的工具仍然是通过结构测试进行实验评估。评估先进飞行器概念的结构测试设施要求面临的挑战涉及双重问题:(a)定义测试计划范围和测试件的大小,同时(b)考虑到设施开发和运营成本几乎呈指数级增长,因为提供越来越苛刻的环境模拟来代表飞行环境中结构上重要的条件。上述两个相互依赖的结构测试方面必须得到满足,以使结构设计师对其新配置和材料选择有足够的信心,并愿意将此设计用于载人飞行器。”例如,“未来航空飞行器推力和功率大幅增加的趋势将对声学领域的开发测试设施提出独特的要求。各种声学问题需要实验室能够模拟声学引起的结构和声音传输问题、模拟空气动力学产生的噪声,并允许进行发动机噪声抑制的全尺寸实验。目前正在运行或即将完工的设施将能够满足近期的许多要求。必须扩展此模拟能力或建造新的更大的设施,以应对 1970 年至 1960 年代期间的全尺寸测试问题。”
15.补充说明由船舶结构委员会赞助。由其成员机构共同资助。16.摘要 使用双板或“倍增器”已成为临时船舶维修的常规方法。与成本更高的永久焊接板插入件维修相比,由于其安装相对容易且成本低,因此它是船舶结构修复板材腐蚀的首选方法。缺乏性能数据和工程设计指导是目前仅认为使用倍增器进行临时维修的原因。该项目旨在制定一套用于设计和应用双板维修船舶结构的指南。指南是使用以下标准制定的:各种应力分析、屈曲强度、主要应力评估、腐蚀类型和速率、焊接类型以及双板疲劳和断裂评估。通过与主要船体性能进行比较,研究和了解双板修复性能,可以更轻松、更自信地做出关键的操作决策。但是,该项目的最终目标是确定水面舰艇双板修复应用的设计和限制。17.关键词 双板、疲劳、断裂、屈曲、腐蚀、船舶 18.分发声明 分发可通过以下方式向公众提供: 国家技术信息服务 美国商务部 斯普林菲尔德,弗吉尼亚州 22151 电话(703) 487-4650
图 36:Vitel v. 2000 s175 熔接机 .......................................................................................... 67 图 37:FBG 的放置 ................................................................................................................ 68 图 38:激光光源的视觉指示 ................................................................................................ 69 图 39:验证 FBG 功能的测试信号。 ................................................................................ 69 图 40:上部应变计附件 ...................................................................................................... 70 图 41:上部和下部应变计 #1 和 #2 ................................................................................ 70 图 42:微测量 P3 列车指示器和记录器以及 LCD 显示屏。 ................ 72 图 43:应力和温度应力随时间的变化 (Vergani、Colombo 和 Libonati 2014) ............................................................................................................. 74 图 44:每个间隔的热曲线 (Vergani、Colombo 和 Libonati 2014) ............................................................................. 75 图 45:涡轮叶片的热成像数据 (Dutton 2004)。 ............................................................................. 75 图 46:测试样本大小 ............................................................................................................. 76 图 47:材料属性样本 12 层 3 x (25 x 250) ............................................................................. 77 图 48:拉力试验机 (MTS Insight 310)。 ........................................................... 78 图 49:25 毫米样品应力与应变图 .............................................................................. 79 图 50:3 个样品的平均弹性模量 .............................................................................. 80 图 51:三点弯曲夹具(ISO 1998) .............................................................................. 82 图 52:进行三点弯曲测试的三个样品 ............................................................................. 84 图 53:弯曲试验前后 ............................................................................................. 84 图 54:三个样品的弯曲与载荷图 ............................................................................. 85 图 55:失效模式 ............................................................................................................. 86 图 56:最外层的弯曲断裂。 ............................................................................................. 87 图 57:第一个拉伸样品顶视图。 ........................................................................... 89 图 58:第二个拉伸样品正面图 .............................................................................. 89 图 59:使用第一个样品进行初步测试以及裂纹扩展的光学测量 91 图 60:用于模拟结冰的塔斯马尼亚橡木轮廓 ................................................................... 92 图 61: 第 2 次拉伸样品顶视图 .............................................................................................. 92 图 62: 控制第 2 次拉伸样品的形状 .............................................................................................. 92 图 63: 第 2 次拉伸样品侧视图 ...................................................................................................... 93 图 64: 拉伸试验的失效模式(标准 2000) ............................................................................. 94 图 65: 弯曲样品的顶视图 ...................................................................................................... 94 图 66: 弯曲样品的前视图 ...................................................................................................... 95 图 67: 上部应变计附件 ............................................................................................................. 95 图 68: 传感器放置的侧视图 ............................................................................................................. 96 图 69: 夹具中的弯曲样品 ............................................................................................................. 96 图 70: 弯曲试验的失效模式(标准 2000) ............................................................................. 97 图 71: 全部三个样品喷涂黑色以准备进行热成像测试 ...................................................................... 98 图 72:热成像测试期间的第一个和第二个拉伸样品 ...................................................................... 99 图 73:810 疲劳机的设置 ...................................................................................................... 99 图 74:热弹应力分析 ............................................................................................................. 100 图 75:拉伸初始测试 ............................................................................................................. 101 图 76:循环中的热成像图片 ............................................................................................. 102 图 77:热成像结果 ............................................................................................................. 103 图 78:视觉裂纹萌生 ............................................................................................................. 103 图 79:第二个拉伸样品的应变数据 ............................................................................................. 10495 图 67:上部应变计附件 ...................................................................................................... 95 图 68:传感器放置侧视图 ...................................................................................................... 96 图 69:夹具中的弯曲样品 ...................................................................................................... 96 图 70:弯曲测试的故障模式(标准 2000) ............................................................................. 97 图 71:为准备进行热成像测试,所有三个样品都喷涂黑色 ............................................................. 98 图 72:热成像测试期间的第一个和第二个拉伸样品 ............................................................. 99 图 73:810 疲劳机的设置 ............................................................................................. 99 图 74:热弹应力分析 ............................................................................................................. 100 图 75:拉伸初始测试 ............................................................................................................. 101 图 76:循环中的热成像图片 ............................................................................................. 102 图 77:热成像结果 ............................................................................................................. 103 图 78:视觉裂纹萌生 ................................................................................................ 103 图 79:第二个拉伸样品的应变数据 .............................................................................. 10495 图 67:上部应变计附件 ...................................................................................................... 95 图 68:传感器放置侧视图 ...................................................................................................... 96 图 69:夹具中的弯曲样品 ...................................................................................................... 96 图 70:弯曲测试的故障模式(标准 2000) ............................................................................. 97 图 71:为准备进行热成像测试,所有三个样品都喷涂黑色 ............................................................. 98 图 72:热成像测试期间的第一个和第二个拉伸样品 ............................................................. 99 图 73:810 疲劳机的设置 ............................................................................................. 99 图 74:热弹应力分析 ............................................................................................................. 100 图 75:拉伸初始测试 ............................................................................................................. 101 图 76:循环中的热成像图片 ............................................................................................. 102 图 77:热成像结果 ............................................................................................................. 103 图 78:视觉裂纹萌生 ................................................................................................ 103 图 79:第二个拉伸样品的应变数据 .............................................................................. 104第二个拉伸样品的应变数据................................................................................104第二个拉伸样品的应变数据................................................................................104
摘要:增材制造 (AM) 工艺使其能够广泛应用在从航空航天到艺术、设计和建筑等各个领域。零件质量和性能是 AM 工艺执行过程中的主要关注点,考虑到工艺参数、材料、环境、测量和操作员培训等多种影响因素,可以保证实现足够的特性。研究不仅有影响的 AM 工艺变量的影响,而且研究它们的相互作用和耦合影响对于需要付出巨大努力的工艺优化至关重要。因此,数值模拟可以成为一种有效的工具,有助于评估 AM 工艺原理。选择性激光熔化 (SLM) 是一种广泛的粉末床熔合 (PBF) AM 工艺,由于其优越的优势,例如能够打印复杂且高度定制的组件,因此越来越受到工业和学术界的关注。温度分布和熔池动力学对于在 SLM 过程中很好地模拟和关联零件质量(表面光洁度、诱导残余应力和微观结构演变)至关重要。本综述总结了 SLM 的数值模拟,指出这是一个重要的研究视角,同时也探索了所采用的方法和实践的贡献。本综述旨在概述 AM 工艺,例如挤压、光聚合、材料喷射、层压物体制造和粉末床熔合。特别是针对讨论对 SLM 进行的数值模拟,以说明现有非专有方法的统一图景,以预测传热、熔池行为、微观结构和残余应力分析。
摘要:建模和仿真已被广泛用于解决结构工程中的广泛问题。但是,许多模拟需要大量的计算资源,随着模型的空间和时间尺度的增加,计算时间呈指数增加。这尤其重要,因为对更高的忠诚模型和类似的需求增加。最近,人工智能技术的快速发展,加上计算资源和数据的广泛可用性,驱动了机器学习技术的广泛采用,以提高模拟的计算准确性和精度,从而增强了其实用性和潜力。在本文中,我们介绍了在此上下文中使用的方法和技术的全面调查,以解决计算要求的问题,例如结构系统识别,结构设计和预测应用。专门的深神经网络算法,例如增强的概率神经网络,已成为许多文章的主题。然而,其他机器学习算法,包括神经动态分类和动态集合学习,在结构工程的特定应用中显示出很大的潜力。我们旨在提供全面的概述,并就这些强大的技术提供观点,这些技术有可能成为传统建模方法的替代方案。本文我们的目标是对结构工程中基于机器的基于机器学习的建模以及其在以下领域的应用提供最新的综述:(i)计算力学,(ii)结构健康监测,(iii)结构设计和制造,(IV)(IV)应力分析,(iv)压力分析,(v)失败分析,(VI)材料模型和设计和设计和(VII)。
1. 美国和巴特尔纪念研究所。(2003 年)。MMPDS-01:金属材料性能开发和标准化 (MMPDS)。华盛顿特区:联邦航空管理局。2. “聚合物基复合材料”,国防部手册,MIL-HDBK-17-1F,第 2 卷,第 1 章。 4,2001 年 12 月 12 日。 3. “结构胶粘剂的剪切应力-应变数据”,DOT/FAA/AR-02/97,航空研究办公室,华盛顿特区 20591,2002 年 11 月。 4. “薄壁圆柱体的屈曲”,NASA 太空飞行器设计标准(结构),NASA SP-8007,1968 年修订。 5. “薄壁双曲壳的屈曲”,NASA 太空飞行器设计标准(结构),NASA SP-8032,1969 年。 6. Chamis,CC,“多层纤维复合材料分析的计算机代码 - 用户手册”,NASA TN D-7013,1971 年 3 月。 7. Newport Adhesives and Composites,Inc.(20013),“350°F固化高 Tg 热熔 Towpreg HMT6600” [产品数据表]。检索自 http://000vbs.rcomhost.com/wordpreaa1/wp- content/uploads/2013/10/PL.HMT6600.022713.pdf 8. 2010 ASME 锅炉和压力容器规范,第 VIII 节,第 3 部分,“压力容器建造规则”。9. “Delta-Axisymmetric 模式生产的纤维缠绕球形压力容器中的应力分析”,报告 Y-1972,Oak Ridge Y-12 工厂,田纳西州橡树岭,1972 年 8 月。
- 下一代半导体、先进的器件概念和高温(宽带隙)功率半导体材料(SiC、GaN、金刚石) - 纯硅和/或 SiC 系统设计的新概念 - 允许更高电压和功率的半导体元件 - 用于系统集成和恶劣环境的先进材料(隔离、导热、无源、传感器),包括纳米结构材料和填充聚合物 - 超高功率密度系统和高温电子设备的新型互连技术 - 先进的热管理;高温磁性元件、电容器、传感器、控制 IC - 先进的 EMI 滤波和高水平的无源集成 - 通过标准化可大规模生产的电力电子构件来降低系统成本 - 功能系统集成(减少损耗、成本、重量和尺寸,优化冷却) - 进一步降低待机功率的拓扑结构 - 数字电源转换和智能电源管理 - 照明中智能和简单的调光概念;街道照明的智能控制;高效光源(LED/OLED)及其电力电子驱动器 - 更高集成度,如更紧凑的节能灯 - 机电一体化,如冰箱压缩机、空调和泵 - 低成本直接驱动器,如洗衣机 - 光伏太阳能转换器的新拓扑结构、更高效的光伏太阳能电池 - 分布式能源发电网络中电力电子负载管理 - 零缺陷设计和改进的系统可靠性,包括容错系统 - 多领域/级别建模和仿真;应力分析和内置可靠性