摘要 本研究介绍了用于组装多功能热塑性机身的创新工具和末端执行器系统的开发。对更清洁和新型飞机的需求日益增长,这要求使用新材料和技术。先进的热塑性复合材料由于其可焊性、低密度、低总生产成本、改进的断裂韧性和可回收性而成为一种极好的材料选择。然而,要充分发挥它们的潜力,需要新的制造方法和技术。因此,该项目开发了三种末端执行器解决方案,以证明组装全尺寸多功能集成热塑性下机身外壳的可行性,包括集成全装备的地板和货物结构。开发的组装解决方案包括三个独立但集成良好的工具系统,可用于容纳外壳和组装件;拾取、放置和焊接组装件,即夹子和纵梁;以及焊接框架和地板梁子组件。本文详细介绍了开发这些系统的过程,包括最终用户要求、技术挑战、工具和末端执行器设计和制造过程。
摘要:我们详细介绍了实现单晶 4H 碳化硅 (4H-SiC) 从块状基底受控剥落和层转移的科学和工程进展。4H-SiC 的特性(包括高热导率和宽带隙)使其成为电力电子的理想半导体。此外,4H-SiC 是用于量子计算和量子网络的固态原子缺陷量子比特的优良宿主。由于 4H-SiC 基底价格昂贵(由于生长时间长且产量有限),因此需要采用块状质量薄膜的去除和转移技术以便重复使用基底并集成分离的薄膜。在这项工作中,我们利用最新的应力层厚度控制和剥落裂纹起始方法来展示 4H-SiC 的受控剥落,4H-SiC 是迄今为止剥落的断裂韧性最高的晶体。我们实现了中性双空位 (VV 0 ) 量子比特集合的相干自旋控制,并在剥落的薄膜中测量了 79.7 μ s 的准体自旋 T 2。关键词:4H-SiC、层转移、固态量子比特、自旋相干性、异质积分 C
摘要 本研究介绍了用于组装多功能热塑性机身的创新工具和末端执行器系统的开发。对更清洁和新型飞机的需求日益增长,这要求使用新材料和技术。先进的热塑性复合材料由于其可焊性、低密度、低总生产成本、改进的断裂韧性和可回收性而成为一种极好的材料选择。然而,要充分发挥它们的潜力,需要新的制造方法和技术。因此,该项目开发了三种末端执行器解决方案,以证明组装全尺寸多功能集成热塑性下机身外壳的可行性,包括集成全装备的地板和货物结构。开发的组装解决方案包括三个独立但集成良好的工具系统,可用于容纳外壳和组装件;拾取、放置和焊接组装件,即夹子和纵梁;以及焊接框架和地板梁子组件。本文详细介绍了开发这些系统的过程,包括最终用户要求、技术挑战、工具和末端执行器设计和制造过程。
摘要:纳米晶氧化铝-氧化锆基共晶陶瓷是用高能束制备的,由超细、三维缠结的单晶域组成,是一类特殊的共晶氧化物,具有极高的高温力学性能,如强度和韧性以及抗蠕变性。本文旨在全面综述氧化铝-氧化锆基共晶陶瓷的基本原理、先进的凝固工艺、微观结构和力学性能,特别关注纳米晶尺度上的技术现状。首先根据先前报道的模型介绍了耦合共晶生长的一些基本原理,然后简要介绍了凝固技术和从工艺变量控制凝固行为的策略。然后,从不同层次尺度阐明纳米共晶结构的微观结构形成,并详细讨论硬度、弯曲和拉伸强度、断裂韧性和耐磨性等机械性能,以进行比较研究。利用高能束工艺已经生产出具有独特微观结构和成分特征的纳米氧化铝-氧化锆基共晶陶瓷,在许多情况下,与传统共晶陶瓷相比,机械性能有显著改善。
目前,用于航空航天结构的铝 (Al) 整体加固圆柱体 (ISC) 的旋压成型受到可用合金的限制,这些合金能够承受该工艺固有的严重塑性变形。在本次研究中,对三种商用铝合金 (指定为 6061、2139 和 5083) 进行了拉伸测试和成型试验,以确定最能预测旋压和流动成型性的机械性能。Al 6061 在成型试验中表现最佳,因为它符合最终零件的几何形状,这与拉伸测试期间的高总伸长率和面积减少百分比相一致。相比之下,Al 2139 和 Al 5083 在五次旋压成型中的第三次都失败了,可能是因为总伸长率和面积减少百分比值较低。 Al 2139 和 Al 5083 确实表现出比 Al 6061 更高的强度、弹性模量和断裂韧性。这些发现强调了提高 Al 2139 和 Al 5083 的成形性以生产机械性能优于 Al 6061 的完全成形部件的重要性。
具有分层结构的材料结合了软材料域和硬材料域以及聚结界面,与均质材料相比,它们具有更优异的性能。本演讲介绍了在环辛二烯 (COD) 与共聚单体亚乙基降冰片烯 (ENB) 的前端聚合过程中通过形态发生图案形成来控制材料性能。反应动力学和热传输的调整会导致自旋模式不稳定性,并形成无定形和半结晶域,这些域出现在固体聚合物和传播固化前沿之间产生的内部界面上。域的大小、间距和排列由反应动力学、热力学和边界条件之间的相互作用控制。比较用三种不同引发剂制成的聚合物的结构,可以发现聚合物链相对于前端传播方向的方向存在可重复的变化。我们描述了这些图案化域对聚合物拉伸强度、弹性模量和韧性的影响。链的空间分布和排列以及层片的堆积导致优先取向的断裂韧性显著增加。
2型糖尿病(T2DM)与骨骼质量无关的骨折风险增加有关。这种增加的骨折风险的确切起源仍未得到充分理解。使用多基因糖尿病大鼠模型,同步辐射微型计算层析成像(SR µ CT)以及原位扫描电子显微镜(SEM)断裂韧性,我们将显微镜的变化与糖尿病比股骨的韧性和材料特性相关联。糖尿病大鼠模型(ZDSD)显示出隔夜禁食高血糖和增加年龄的含量。此外,我们测量了糖尿病大鼠中产物后特性和韧性的损害。在该ZDSD模型中也影响了皮质几何形状和孔隙率。我们测量了与lacunar体积减少相关的骨细胞lacunar密度的降低。此外,我们发现运河密度降低,同时保持类似的管直径。这些结果表明糖尿病会损害骨骼重塑,从而影响骨骼微观。由于运河和空隙也与外在的韧性机制有关,因此我们将韧性下降归因于这些微观结构的变化。总而言之,我们表明lacunae和运河密度的变化以及年龄的积累,降低了T2DM大鼠骨的韧性。
摘要:复合材料层压板在制造和应用过程中产生的缺陷对复合材料结构的性能有很大影响。这些不良缺陷对静态和疲劳力学行为的影响在可靠性和可持续性评估中非常重要。从计算机断层扫描 (CT) 扫描到多尺度建模,开发了一种综合方法来评估主要缺陷,包括空隙和层板波纹。基于 CT 扫描结果,可以定量捕获空隙和层板波纹。可以使用表示体积元 (RVE) 模型和微观统计模型来分析这些缺陷,并使用可能性不确定性模型将它们对材料特性 (刚度、强度和断裂韧性) 的影响纳入宏观尺度模型。可以通过图像处理方法提取层板波纹信息,并在具有弯曲层板界面的有限元模型中明确描述它。可以使用自动网格生成方法,根据应力分析将粘结元素选择性地插入到关键界面中。利用混合规则考虑了孔洞和层板波纹对复合材料板层体积分数的影响。利用四点弯曲下的L形梁试验数据验证了综合方法的有效性。
船舶建造中最近的一项发明是使用屈服强度为 100,000 psi 的高强度低合金钢作为船体结构元件,从而实现独特的设计概念。这一应用是重要的一步,但材料的行为需要进一步定义。为了船东、设计师和制造商的利益,船舶结构委员会发起了一个项目,以确定应使用哪些机械性能作为判断性能的标准,评估大型焊件以确定标准是否合适,并选择与大型试验相关的小型实验室试验。对造船厂和船舶修理厂的调查显示,这些新材料仅用于船体的关键强度元件。焊接程序通过爆炸膨胀试验进行鉴定,以确定安全操作温度极限。对这些材料及其焊接件的性能的调查表明,热影响区可能比未受影响的基板更容易出现裂纹并发展,但结论是需要更多的数据来建立适用性标准。建议进行实验室调查,以确定环境和循环应力对缓慢裂纹发展的影响,并确定焊接件的断裂韧性,包括残余应力和冶金和几何不连续性的影响。
裂纹抑制器增强型铝制海洋结构的新设计和性能评估工具 1.0 目标。 1.1 本研究项目的目标是改进现有的建模能力,以有效可靠地捕捉裂纹抑制器对焊接铝制海洋结构疲劳和断裂性能的影响,并探索裂纹抑制器的最佳设计以满足设计要求。在恶劣的操作环境下设计大型铝制高速船需要焊接结构能够承受制造缺陷和服务引起的缺陷的亚临界增长而不会失效。研究表明,可以通过插入局部高断裂韧性材料或降低裂纹扩展驱动力来阻止裂纹扩展。由于缺乏用于铝结构的裂纹抑制器设计程序,因此无法选择最佳的机械抑制器装置来在裂纹达到临界状态之前阻止其扩散。本研究的目的是开发和实施一种新型计算工具,用于模拟存在裂纹抑制器、残余应力和焊接引起的材料异质性和非线性的情况下焊接铝制海洋结构的曲线裂纹扩展及其相关的残余强度和寿命。 2.0 背景。 2.1 当前和未来船舶制造商对重量和性能的需求要求最佳的轻质铝制船舶