1 哈尔滨工业大学材料结构精密焊接与连接全国重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001
2 北京遥感设备研究所，北京 100854
因瓦合金以其独特的因瓦效应被应用于航天用精密光学镜筒制造中。对因瓦合金镜筒激光选区增材制造工艺及其结构设计进行了探究与优化，结果表明：增加激光扫描间距同时适当降低扫描速度可以有效减少匙孔与未熔合等缺陷，得到了显微组织均匀分布且无明显缺陷的样件，其抗拉强度为482 MPa，屈服强度为388 MPa，最终获得了高质量的镜筒结构件。将镜筒结构拓扑优化为斜拉筋式结构并进行去应力热处理后，其内部残余应力仅为屈服应力的13%，且热膨胀系数仅为1.910-6 K-1。
增材制造 激光选区熔化 因瓦合金 工艺优化 结构设计及后处理 中国激光
2024, 51(10): 1002314
1 中国航空制造技术研究院，高能束流加工技术重点实验室，北京 100024
2 北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京 100190
提出了一种拉伸-扭转耦合变形的新型力学超结构，该结构可在轴向拉伸的同时显著提升其截面扭转能力。针对这种简单构型的力学超材料胞元结构进行了建模，并通过胞元堆叠的方式设计了具有拉伸-扭转耦合变形能力的宏观梁结构。通过有限元分析方法研究了胞元的拉伸刚度和拉伸-剪切变形耦合特性，验证了宏观梁结构的变形性能并分析了相关参数，采用激光选区烧结（SLS）技术制备样品进行了实验验证。结果显示：四胞元悬臂梁的扭转角明显大于双胞元悬臂梁，在46.69 N拉力作用下，它们分别产生了0.667°和0.479°的扭转角，与有限元分析结果具有较好的一致性。此外，相比于双胞元悬臂梁，四胞元组合堆叠悬臂梁在质量上仅增加了2.77%，但耦合系数却增大了42.97%，这表明四胞元堆叠悬臂梁具有更优的拉伸-扭转耦合特性。宏观梁结构中的扭转变形近似成线性累积，可通过增加胞元组合的堆叠次数增大其扭转角。
超材料 结构设计 胞元堆叠 增材制造 中国激光
2024, 51(10): 1002311
1 同济大学材料科学与工程学院, 上海 201804
2 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室, 上海 201804
3 中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司, 重庆 400023
4 江苏诚意集团有限公司, 江苏 徐州 221699
为了减少混凝土的收缩开裂、促进减缩型聚羧酸系减水剂的发展和应用, 采用水溶液自由基聚合法, 将异戊烯基聚氧乙烯醚(IPEG)、丙烯酸(AA)和丙烯酸丁酯(BA)等不饱和单体共聚合成了一种兼具分散性能和减缩性能的减缩型聚羧酸系减水剂(SR-PCE)。利用凝胶渗透色谱法和Fourier红外光谱法对SR-PCE的分子结构进行了表征, 并对其减缩机理进行了分析。结果表明: 所制备的SR-PCE的分子结构符合预先的设计; 在保证优良分散性能的前提下, 当SR-PCE分子结构中IPEG、AA和BA三者的摩尔比为1:5:4时, 减缩性能最佳。SR-PCE发挥优良减缩作用的机理主要在于2个方面: 首先, 相比普通型聚羧酸系减水剂, SR-PCE可以进一步降低水溶液的表面张力; 其次, SR-PCE可以减少水泥石孔溶液中水的蒸发速率, 提高浆体对孔隙水的保持能力。
分子结构设计 自由基聚合 减缩型聚羧酸系减水剂 作用机理 表面张力 molecular structure design free radical polymerization shrinkage reducing polycarboxylate superplasticize mechanism surface tension
红外与激光工程
2023, 52(3): 20220551
东南大学 仪器科学与工程学院, 江苏 南京 210096
该文设计了一种具有高灵敏度、低交叉耦合的双轴谐振式微加速度计, 使用工型梁作为解耦梁, 通过微杠杆机构实现力的放大, 结构呈中心对称形式, 采用差分检测工作方式。通过仿真分析对结构进行优化并完成加速度计整体结构设计, 进而提高加速度计灵敏度, 降低交叉耦合。对加速度计结构进行模态分析、灵敏度分析、交叉耦合分析和谐响应分析, 结果表明, 在±20g量程范围内, x向标度因数为423.6 Hz/g, y向标度因数为421.8 Hz/g, x向交叉灵敏度为0.000 047%, y向交叉灵敏度为0.000 78%。仿真结果验证了所设计结构的可行性。
双轴加速度计 高灵敏度 交叉耦合 有限元仿真 结构设计 biaxial accelerometer high sensitivity cross coupling finite element simulation structure design
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所精密仪器与装备研发中心，吉林 长春 130033
靶场光电测量设备利用光学成像采集飞行目标信息，经误差修正、时空配准、交汇计算等处理可以得到所需的目标参数，是航天器发射回收测控系统中的重要组成部分，也被广泛应用于**目标的探测中。为了应对复杂测量条件和多样化被测目标带来的挑战，在确保靶场光电测量设备高精度轨迹测量、高分辨成像能力的同时，对其提出了获取信息多元化、测量波段多样化、多平台机动布站等更多任务需求。我国靶场光电测量设备长足发展，整体性能得到了大幅提升。以中国科学院长春光学精密机械与物理研究所精密仪器与装备研发中心团队近年来在靶场光电测量设备的研制工作为基础，对红外辐射特性测量、结构轻量化设计、光雷一体化测量等多项关键技术的发展历程和现状进行了详细介绍，总结了靶场光电测量设备在多信息获取、探测波段扩展、测量精度提高、设备机动性提升和多平台匹配融合等方面的研究进展，讨论了靶场光电测量设备当前仍然存在的技术难点，并展望了相关技术未来的发展方向。
海军工程大学 动力工程学院，湖北 武汉 430000
水下航行器动力系统循环冷却水经由排放口排出，与环境水体掺混换热形成热射流。热射流在环境水体中扩散、浮升并在水体表面形成红外特征。为探究排放口结构对水下航行器热射流红外特征的影响，文中采用仿真分析结合实验验证的方法进行研究。依托CFD计算软件平台建立水下航行器运动模型，设计不同半径比椭圆形排放口结构并对比热射流红外特征差异。通过缩比水池实验验证椭圆形排放口半径比对热射流红外特征的影响，同时验证仿真计算方法及设计参数的有效性。在椭圆形排放口的基础上，进一步设计排放口数量及分布位置，抑制热射流红外特征，提升水下航行器热隐身性能。根据仿真计算及实验结果可知，在排放流量相同的条件下，半径比越小的椭圆形排放口热射流掺混换热效果越好，红外特征越不明显。同时，增加排放口数量以及排放口分布位置采用两翼排列方式可以进一步加强热射流温度衰减，降低水面最高峰值温度。
水下航行器 热射流 排放口 结构设计 红外特征 underwater vehicle thermal jet discharge port structure design infrared characteristics 红外与激光工程
2023, 52(1): 20220333
红外与激光工程
2022, 51(10): 20220303
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉 430070
2 武汉长利新材料科技股份有限公司，武汉 430090
3 湖北省特种玻璃工程技术研究中心，武汉 430070
一窑两线浮法玻璃熔窑技术对我国浮法玻璃产业的升级转型和“双碳”目标的实现具有重要意义。本文采用Glass Furnace Model软件，数值模拟分析了1 250 t/d非对称型一窑两线浮法玻璃熔窑的温度分布和玻璃液流规律，利用温度场和液流场，以及快速粒子运动轨迹、粒子的最小滞留时间和平均滞留时间等指标，研究了冷却部的偏心结构设计对出口玻璃液温度均匀性及液流稳定性的影响。结果表明：主线冷却部的玻璃液回流进入支线的比例增加会导致支线冷却部入口玻璃液的温度降低；支线通道长度增加会导致支线流道出口玻璃液温度的降低；采用合适的偏心结构冷却部设计，主线和支线流道出口玻璃液在池窑内的滞留时间差异缩小，玻璃液在均化冷却阶段的横向温度差异减小，主线和支线冷却部玻璃液的液流稳定性提高。
浮法玻璃 玻璃熔窑 一窑两线 数值模拟 冷却部结构设计 float glass glass furnace one furnace with two working ends numerical simulation structure design of working ends
