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薄壁产品激光定向能增材制造中基体结构对残余应力影响的数值研究
摘要：提出一种基于制造约束和基体设计的激光定向能量沉积增材制造（DED AM）产品残余应力控制新方法。残余应力的模拟结果与实验测量数据进行了验证。结果表明，减弱基体上的约束可以大大降低激光DED AM产品中的残余应力。此外，通过在基体上设计局部减薄区域，如长条形孔或支撑腿，可以进一步降低DED AM产品的残余应力。在本研究中，当基体上设计长条形孔时，拉残余应力降低了28％。当设计结构改为支撑腿时，残余应力更小。拉残余应力降低了30％以上。支撑腿越少，残余应力越小。DED AM产品的残余应力可以通过设计得到很好的控制，同时可以通过减少约束来削弱刚度。
氢基能源载体作为减少本世纪中叶脱碳目标相关残余排放的替代选择的作用
氢基能源载体，包括氢气、氨和合成碳氢化合物，有望在《巴黎协定》目标的背景下帮助减少残余二氧化碳排放，尽管它们的潜力尚未完全明确，因为它们与电力、生物燃料和碳捕获与储存 (CCS) 等其他缓解方案具有竞争力和互补性。这项研究旨在使用一个详细的能源系统模型，探索氢在不同缓解情景和技术组合下在全球能源系统中的作用，该模型考虑了包括氢基能源载体的转换和使用在内的各种能源技术。结果表明，在 2 ◦ C 情景下，到 2050 年，氢基能源载体在全球最终能源需求中的份额通常仍不到 5%。尽管如此，在特定条件下，此类载体有助于消除工业和运输部门的残余排放。在对应于 1.5 ◦ C 变暖的严格缓解情景和没有 CCS 的情景下，它们的份额将增加到 10-15%。运输业是最大的消费行业，占氢气产量的一半或更多，其次是工业和电力行业。除了直接使用氢气和氨之外，由氢气和从生物质或直接空气中捕获的碳转化而成的合成碳氢化合物也是颇具吸引力的运输燃料，占所有氢基能源载体的一半。扩大电气化和生物燃料的使用是另一种常见的成本效益战略，这揭示了整体政策设计的重要性，而不是过度依赖氢气。
热固性复合材料残余应力预测的工艺建模与表征
聚合物基复合材料 (PMC) 因其优良的性能和较高的强度重量比而广泛应用于风能行业的主要承重部件[1]。然而，制造这种复合材料仍然是一项艰巨的任务。随着固化的进行，成分基质的化学流变和热机械性能会发生变化。化学收缩、放热产热和成分材料性能不匹配等多种多物理现象进一步影响原位基质响应，并导致制造过程中残余应力的积累、变形和损坏[2-9]。这些残余应力对复合材料性能的改变程度尚不完全清楚。基于准确而全面的材料表征的过程建模模拟可以填补这一知识空白。由此产生的过程模型可用于优化复合材料制造，以提高风能应用复合部件的性能。过程建模利用强大的计算分析工具，能够准确预测复合材料在受到各种热机械载荷时的微尺度响应[2-8,10-16]。许多基于航空级复合材料的计算研究报告了现象学和本构关系，以预测基质固化的演变[17]，估计工艺引起的残余应力产生[18-27]，并评估其对加工复合材料性能的影响[3-6、8、10、11、28]。然而，由于缺乏完整的固化和温度相关材料属性数据集，此类研究通常依赖室温数据或采用确定性基质属性进行分析。因此，
增材制造中的残余应力控制
摘要：残余应力是金属增材制造 (AM) 中零件或系统失效的主要原因之一，因为它们极易引起裂纹扩展和结构变形。尽管残余应力的形成已被广泛研究，但影响其在 AM 中发展的核心因素尚未完全揭示。迄今为止，已经开发出几种基于降低热梯度的策略来减轻 AM 中残余应力的表现；然而，如何选择最佳加工方案对于 AM 设计师来说仍不清楚。在这方面，与热变形和机械约束相关的屈服温度概念在控制残余应力方面起着至关重要的作用，但尚未得到充分研究，并且控制应力的相应方法也尚缺乏。为了进行此类研究，首先使用三杆模型来说明残余应力的形成机制及其主要原因。接下来，使用经过实验校准的热机械有限元模型来分析残余应力对扫描模式、预热、能量密度、部件几何形状和尺寸以及基板约束的敏感性。根据从此分析中获得的数值结果，提供了有关如何在 AM 过程中最大限度地减少残余应力的建议。
增材制造过程中残余应力预测方法的比较研究
界面系统（NFIS）用于预测航空工业铝部件的残余应力 [5]。Chukwujekwu 等人使用有限元分析预测了 6Al-4V 钛基工件的残余应力 [6]。Meyghani 等人对基于 ABAQUS、ANSYS 和 FLUENT 的搅拌摩擦焊接模拟结果进行了比较研究 [7]。Kortabarri 等人比较了 Inconel 718 基工件的应力集中 [8]。Mukherjee 等人发现可以通过减小 AM 过程中基材层的厚度来控制应力 [9]。Huang 等人提出了一种预测正交切割过程中残余应力的模型 [10]。Yang 等人研究了激光床熔合过程中产生的残余应力 [11]。在分析残余应力水平时，考虑材料的热性能和机械性能非常重要。Megahed 等人展示了气泡在镍基高温合金中滞留的影响，如图 1 所示 [12]。制造工艺有多种方法，必须找到对产品影响最小的最佳方法，以降低热残余应力。因此，本研究的重点是确定预测 AM 中残余应力的最佳方法。
标题页激光残余变形和缺陷形成的多尺度过程建模
前言................................................................................................................................................ xviii
残余废物管理战略报告
市政府拥有并经营 Trail 废物设施垃圾填埋场。该垃圾填埋场于 1980 年 5 月开始接收垃圾，最初预计接收垃圾 20 年 - 直到 2000 年；然而，市政府通过扩大空域、开发新的垃圾单元和逐步改进转移政策，成功延长了垃圾填埋场的使用寿命。虽然 Trail 废物设施垃圾填埋场主要接收路边居民垃圾，但它也接收一些来自公众、建筑和拆除部门以及工业、商业和机构 (IC&I) 部门的垃圾。Trail 废物设施是该市及其居民的重要资产。建立新垃圾填埋场的成本可能在 1 亿至 2 亿美元之间，可能需要长达 15 年的时间才能全面投入运营。
2024铝合金激光定向能量沉积残余应力：模拟与验证
摘要 基于激光的金属定向能量沉积模拟受到越来越多的关注，旨在减少选择适当的加工条件来修理或大修实际部件的实验工作。需要解决的主要问题之一是对残余应力的评估，残余应力可能导致零件在标称载荷下失效。在这方面，特别是涉及铝合金，很少有研究进行开发和验证。本文解决了这方面知识的缺乏：即，在单次沉积的情况下讨论了模拟沉积金属活化的正确方法，并将其转移到基板上多次沉积的情况。通过与 X 射线衍射产生的实际应力进行比较来验证预测的残余应力。
热处理对选区激光熔化GH3536高温合金组织和残余应力的影响
镍基高温合金GH3536广泛应用于航空航天工业，具有良好的强度和抗高温氧化性能。本研究采用选区激光熔化 (SLM) 工艺制备GH3536试件，并进行热处理 (HT)，研究了SLM和SLM-HT试件的微观组织、残余应力、拉伸强度和硬度。实验结果表明，由于快速冷却，SLM试件处于过饱和固溶状态，残余拉应力沿制备方向周期性地存在于亚表面。热处理后，富钼碳化物从基体中析出，降低了固溶程度。此外，由于热处理，SLM引起的残余拉应力转化为压应力，亚表面残余应力的周期性分布消失。研究结果表明，热处理抑制了SLM试件的固溶强化和晶界强化，导致硬度和屈服强度降低，断裂伸长率增加53%。本研究可为SLM成形GH3536镍基高温合金的应用提供指导。