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基于VOF/PLIC界面追踪方法的RTM工艺充模过程数值模拟

杨俊英贾玉玺丁妍羽张国芳

材料研究学报

针对基于Darcy定律的树脂传递模塑(RTM)工艺的充模过程数值模拟的局限性, 将纤维预制体内的充填流动作为两相流(树脂相和空气相)处理,
在动量方程中考虑了惯性项和粘性项, 采用有限体积方法(FVM)离散控制方程, 并与VOF/PLIC界面追踪方法相结合, 发展了求解树脂在纤维预制体内非稳态流动问题的数值模拟方法. 在此基础上开发了RTM工艺的充模过程数值模拟程序, 其算例的数值模拟结果与解析解或实验结果吻合良好,
验证了此数值模拟方法的有效性和可靠性.

关键词: 材料科学基础学科 ,  resin impregnation ,  numerical simulation , finite volume method , free surface tracking

2024--T3和2524--T34铝合金疲劳裂纹的萌生机制

李棠陶俊林王清远

材料研究学报

通过2024--T3和新型2524--T34铝合金的疲劳实验和对试样表面及疲劳断口的观测, 研究了材料的微观结构和疲劳裂纹萌生机制。实验在室温下完成, 应力比为0.1、加载频率为15 Hz。结果表明: 实验材料呈现了再结晶的层状晶粒结构, 晶粒沿着轧制方向被拉长, 并较为平坦。2024铝合金中二相粒子的分布更为密集无序, 且粗大、不规则形状的二相粒子分布更多, 而2524铝合金中二相粒子多沿轧制方向呈带状分布。2524铝合金中的多数裂纹萌生于材料中含Fe的粗大的$\beta$相粒子, 并伴有少量的滑移带裂纹形核和材料缺陷裂纹形核等; 包铝层的滑移带形成的挤入挤出为2024和2524包铝合金的裂纹多处形核提供了主要位置。

关键词: 材料科学基础学科 ,  aluminum alloy ,  the second–phase particle , fatigue crack ,  fatigue crack initiation

N18、Zry--4和M5锆合金中氢的固溶度

唐睿杨晓雪

材料研究学报

用差示扫描量热法(DSC)研究了含氢20--240 μg/g的N18、Zry--4和M5三种锆合金加热时氢化物完全溶解时的固溶度(TSSD)和冷却时氢化物开始析出时的固溶度(TSSP)并使用TSSD或TSSP数据拟合出最优方程.结果表明, 这些合金的TSSD或TSSP差别都很小, TSSD与TSSP之间都存在显著的滞后,是氢化物与基体间的体积错配应变所导致. 根据冷却时DSC放热峰的宽度,计算出氢化物从过饱和固溶体中析出的平均速率, 并拟合出最优方程.氢化物析出的活化能与氢在锆合金中的扩散激活能近似, 表明氢化物的析出受到氢扩散的控制.

关键词: 材料科学基础学科 , terminal solid solubility of hydrogen , differential scanning calorimetry , Zr–based alloys , hydride dissolution and precipitation

氨硼烷低温和室温结构的第一性原理计算

刘超仁胡青苗王平

材料研究学报

采用第一性原理平面波赝势方法研究了两种氨硼烷结构(Pmn21及P42cm)的晶格参数、电子结构以及动力学性质。结果表明, Pmn21结构的能量低于P42cm结构, 与实验观测结果相符, 即低温相为Pmn21结构而室温相为P42cm结构。Pmn21到P42cm相变所引起的结构变化主要体现为氨硼烷分子间双氢键键长显著增加, 而分子内部化学键键长变化不大。根据电子态密度分析了氨硼烷的成键状态。氨硼烷室温相的XRD图谱和FTIR图谱的理论预测结果与实验结果符合得较好。

关键词: 材料科学基础学科 ,   ammonia borane ,  first–principles calculation , crystal structure, hydrogen storage material , null

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