轴向静态载荷作用下泡沫填充金属薄壁圆管吸能特性研究
摘要：为进一步研究吸能结构和吸能材料之间的相互作用，提高能量吸收装置的吸能效率，本研究通过改变填充材料的几何结构来对吸能结构和吸能材料做进一步深入的分析。结果表明，泡沫与管壁之间存在相互作用效应，且这种相互作用随着泡沫填充管壁厚度的减少而减弱。对各试件进行理论分析，试件平均压溃力和比能量值与实验结果有较好的一致性。且可以发现试件的比能量并不是泡沫填充越实，比能量就越高，而是泡沫填充管壁的厚度存在一临界值，当填充厚度大于这个临界值，其比能量与填充满管的比能量保持基本一致；当填充厚度小于这个临界值，其比能量就会随填充厚度的减少而减小。
关键词：泡沫填充管壁厚度；相互作用；能量吸收；轴向静态载荷
提高结构耐撞性，已成为各种新型交通工具的一个重要指标。经过几十年的努力，交通安全性有了很大的提高，但新的问题不断提出，交通工具，尤其是飞行器的安全防护一直是冲击动力学前沿领域的研究热点之一，为满足航空航天结构的轻质化要求，提高单位质量结构的缓冲和吸能效率就显得非常重要。
余同希和卢兴国的著作【1】对各种能量吸收结构做了详细论述。近些年出现的将吸能材料与吸能结构一体化的设计研究一直受到人们极大地关注。新近研发的格栅材料，是一种超轻有序微结构材料，研究结果表明在同等重量下，格栅材料远比无序微结构金属泡沫（传统吸能材料）具有更好的力学性能。关于格栅材料的研究还可以参看卢天健【2】等综述性论文。但目前关于格栅材料吸能结构的研究只要针对具体的吸能构件，至于如何优选、设计格栅微结构达到轻质高效的缓冲吸能效果并没有找到普遍遵循的一些基本准则，其结构还可以采用力学原理进行优化设计，因此这些工作还有待进一步深入。
过去已经有许多人对提高薄壁构件的吸能效率做过很多研究。Reid、Reddy and Gray【3】试着在薄壁方管中填充聚氨酯泡沫来提高单位质量结构的吸能效
率。Reddy and Wall【4】在薄壁圆管内填充聚氨酯泡沫，得到对于每种类型的管壁，存在一个最优的泡沫密度，使结构的比能量达到最大值。X.W. Zhang, T.X. Yu 【5】在薄壁圆管内充入气体，实验过程中发现管内气体在常压条件下，平均压溃力和能量吸收随着常压值得增大而增大。Ghamarian and Tahaye Abadi 【6】在填充聚氨酯泡沫的薄壁圆管的一端加帽使最大初始峰值得到控制以减少对物体的伤害。以上对吸能结构和吸能材料一体化的研究表明：组合结构的总能量比单一的吸能结构和吸能材料所吸收的能量和都要大，因此吸能结构和吸能材料之间存在相互作用。但对该种相互作用都只是在定性的程度上讨论，现在就通过改变填充材料的几何结构来对吸能结构和吸能材料做进一步深入的了解。
本实验采用3种不同密度的聚氨酯泡沫填充薄壁圆管，并将泡沫填充薄壁圆管的厚度分成4种规格，然后将试验试件在MTS机上做静态轴向压缩。为了增强泡沫与管壁之间的相互作用，把薄壁圆管的D/t控制在大于500。在上述的静态试验中，讨论了薄壁圆管的变形模式和最大初始载荷峰值，分析了试件的平均压溃力和泡沫填充的几何结构对提高吸能效率的影响。结果表明，泡沫与薄壁圆管之间的相互作用在理论分析时不能忽视，且这种作用随着填充厚度的减少而减弱；填充结构的比能量也并非是泡沫填充越实越好，而是填充厚度存在某一临界值，使填充结构的比能量与泡沫填满的填充结构的比能量基本保持不变。
2.实验部分
2.1 实验材料与试件
本实验采用有缝的咖啡薄壁圆管，经过线切割将圆管的两端切平。经测量，圆管的直径D为52.80mm、壁厚t为0.10mm、长度L为90mm。泡沫采用硬质的聚氨酯泡沫，密度分别为253
/m
Kg。
Kg、453
Kg、353
/m
/m
实验试件是在薄壁圆管中填充三种不同密度的泡沫，再将填充好的实心试件用机床加工在试件中心分别钻直径为20mm、30mm、40mm的小孔。这样就得到了实心、中心孔直径分别为20mm、30mm、40mm的四种规格的试件。具体试件如图（1）所示。
图1：实验试件模型实图
2.2 材料力学性能测试
1·确定薄壁金属圆管的力学性能：在薄壁圆管上裁下一拉伸试样条，并将其放置在MTS机上，在准静态的条件下进行试验，得到的载荷—位移曲线如图（2）所示。薄壁金属圆管的力学性能可以在表（1）中可以了解到。
2·确定各密度泡沫的力学性能：在薄壁圆管壁上附着一层白纸，然后将各种配好密度的发泡剂填充到圆管内，得到用白纸包围的泡沫圆柱。剪开白纸，取出泡沫圆柱。同样将其放置在MTS机上，并在准静态的条件下进行试验，得到的载荷—位移曲线如图（3）所示。泡沫的尺寸和力学性能可以在表（2）中了解
到。
图2：金属薄壁圆管的（力—位移）曲线
表1：金属薄壁圆管的尺寸大小及力学性能参数
参数 直径
D （mm ）
厚度 t （mm ） 长度 L(mm) 直径与厚度比 D/t 屈服应力 )(Mpa Y 数据 52.8 0.10 90 528 857
图3:三种不同密度的聚氨酯泡沫的（力—位移）曲线
表2：三种密度的聚氨酯泡沫试件（只用做力学性能测试）尺寸和力学性能参数
性质密度直径
D（mm）
高度
H（mm）
压缩量
h（mm）
弹性模量
E（Mpa）
平台应力
Y
σ（Mpa）
平台力
F（KN）
3
/
25m
kg
=
ρ50.43 90 60 6.08 0.2260.451578 3
/
35m
kg
=
ρ51.40 82 60 11.25 0.296 0.614521 3
/
45m
kg
=
ρ50.80 91 60 12.8 0.323 0.654855 2.3 准静态测试
实验过程中，所有试件在MTS机上以1
min
/
20-
mm的速度进行准静态轴向压缩测试。
1.空管压缩：空管在压缩开始时，伴随着略微的响声，并可以明显地观察到圆管上端变成一个四边形。继续压缩空管，以下部分均按照四边形的形状轴向压缩。考虑到薄壁圆管有一条细缝，从四边形的四个塑性铰可以看到，在细缝处并没有形成塑性铰，因此在本实验分析中，暂不考虑细缝对实验的影响。在整个压缩过程中，圆管是以钻石模式破损的，这与Guillow,Lu,Grzebieta【7】研究结果相符:当D/t>80时，圆管则会发生钻石模式破损。空管准静态压缩的（力-位移）曲线如图（5）所示。空管压缩后的形状可在图（4）中看到。
2.填充管压缩：将不同密度，不同内孔径的泡沫填充管进行准静态轴向压缩。填充管在压缩开始时，并没有出现类似空管明显的几何形状，而是出现了多边形的形状。继续压缩填充管，可以听到略微响声（这是由于泡沫发泡过程中进入空气而引起的），而且压溃后的每层褶皱变得更加紧凑，塑性铰也逐渐向圆角转变，但瓣数并没有改变。这与余同希和卢兴国【1】在泡沫填充效应中所描述的“泡沫可能改变薄管的变形模式：对于圆管，空管的钻石模式变为圆环模式”情况类似。而且在同一密度，不同孔径的试件中，可以观察到泡沫对管壁的相互作用大小存在明显差异。其各试件的准静态压缩的（力-位移）曲线如图（6）所示。填充管压缩后形状在图（4）中可看到。
a1:空管压缩后形状 a2:
泡沫密度为253/m Kg 的不同孔径试件压缩后形状
a3:泡沫密度为353/m Kg 的不同孔径试件压缩后形状
a4:泡沫密度为453/m Kg 的不同孔径试件压缩后形状 图4：各试件压缩后的形状
图5：空管压缩的（力—位移）曲线
2.4 实验结果分析
在上面所有试件轴向压溃分析中，主要考略以下三个重要参数。
1.初始峰值力。峰值力的大小在设计能量吸收装置中表示撞击对象所经历的最大减速度。从图（6）各试件的（力—位移）曲线中，可以观察到泡沫对薄壁圆管的初始峰值力影响不大，且峰值力的大小主要取决于管壁自身。因为试件受到所有初始缺陷和细微触发机构的影响，使得这里各组实验结果的峰值力有略微改变。
2.平均压溃力。平均压溃力是评价试件在轴向载荷作用下能量吸收的最重要参数。从表（3）可以看到在相同密度的实验组中：<1> 填充管的平均压溃力基本上比单独空管和单独泡沫的平均压溃力总和来得大。<2> 总体上，薄壁圆管中泡沫填充越实，平均压溃力就越大。以上两点充分说明了泡沫与管壁之间存在相互作用效应，且这种相互作用随着泡沫填充管壁厚度的减少而减弱。
3.比能量大小。比能量是单位质量结构的缓冲和吸能效率的重要指标，也是设计能量吸收装置的关键所在。从表（3）分析，可以发现三组实验中：<1>在相同
密度下，各组试件的比能量值相差并不是很大，差值控制在1J/g范围内。<2>在
相同密度下，各组试件的比能量并不是泡沫填充越实，比能量就越高。而是泡沫填充管壁的厚度存在一临界值，当填充厚度大于这个临界值，其比能量与填充满管的比能量保持基本一致；当填充厚度小于这个临界值，其比能量就会随填充厚度的减少而减小。至于如何确定这个临界值，还有待进一步分析。
图6：各相同孔径的不同密度填充试件和空管的（力—位移）曲线
表3：在Excel 中 3 理论分析
以下分析内容均是在准静态轴向压缩条件下进行的。
3.1 空管平均压溃力分析
空管压缩后，得到的是钻石型破损模型，其视图可在图（4）看到。钻石模式的理论模型不像圆环模式那样成功。这里采用Singace 的经验公式，如同圆环模式那样相同的方式引进偏心因子。 圆管平均压溃力的理论计算公式(1)： 632.5227.225.000+??? ??=t R M P m （1） 若采用X.W.Zhang,T.X.Yu 【5】的没有周向拉伸的钻石模式理论模型，空管平均
压溃力理论计算公式（2）（该公式会在下面具体说明）：
??
????++=t A R A A M P e m λλδ201001 （2） 公式中0R 表示空管半径，t 表示空管厚度，0M 为单位塑性极限弯矩，且
3
422
0t M Y ??=σ，Y σ为金属管壁的屈服应力，m P 为平均压溃力，λ是半褶皱长，且是压缩后的总层数）是总压缩长度，（f 00N 2L N L f
=λ。当空管的瓣数N=4时，2,1,0,A A A e δ分别为0.82、94.8、26.3、3.0。
通过以上公式计算得到的平均压溃力应该取极小值思想。经公式（1）、（2）计算得到理论值分别为为1.280KN 、1.015KN,相对图（4）中实验得到的m F =1.60595KN 的误差分别为20%、36.5%。后者的误差较大是因为前者采用的是圆环理论模式。圆环模式是压溃中最理想的状态，按其计算得到的平均压溃力要比其他模型来得大。
3.2 填充管平均压溃力分析
填充管压缩后，我们观察到其瓣数还是为4，且和空管压缩比较，填充管的各层塑性铰逐渐向圆角转变。我们注意到，在有些试件中，他们的瓣数并不是4，而是4.5。这里在理论计算时，还是按照瓣数为4进行理论分析。按照上述填充管的压缩后特点，这里采用X.W.Zhang,T.X.Yu 【5】的没有周向拉伸的钻石模型。
<1> 在填充管的压溃过程中， 单独圆管的能量耗损主要有五部分布组成。 （i ）圆管管壁压平
λπ012M E = （3） （ii ）水平塑性铰弯曲
ππc k R M E 0022= （4） 这里32.182.0)(==c e e c k k 时，的函数，当压缩应变是δδ。
（iii ）倾斜塑性铰弯曲
πNL M E 203= （5） 其中L 为倾斜塑性铰的长度，N 为瓣数。
（iV ）倾斜塑性铰的移动 )
2/tan(2212204N H r M N E πλ= （6） 其中r 表示移动塑性铰的半径，其t r 5.2≈，H 为水平半褶皱长，这里要与压缩半褶皱长λ区分开来，()N R H 2/tan 220
π=。 （V ）各相交区域的能量耗损计算 c k N H N H NM E πππ??
????-=)/tan()2/tan(205 （7） 根据上述的能量耗损分析，在压缩半褶皱长的模型分析中，仅单独圆管的平均压溃力如公式（2）所示。
在填充管的试件中，圆管由于受到泡沫作用的影响，填充管的平均压溃力会相对增加。这里对公式（2）进行修正：
??
????++=t A D A A M P e mc λλδ21001 （8） 其中mc P 表示填充管中单独圆管的平均压溃力，D 为圆管的直径。
<2>填充管中单独泡沫的平均压溃力
忽略横截面面积任何可能的变化，泡沫平均压溃力可由泡沫平台应力f σ, f f mf A P σ= （9） 其中mf P 为填充管单独泡沫的平均压溃力，f A 为填充管中泡沫的横截面积。
<3>填充管的平均压溃力
mf mc m P P P += （10） 根据以上理论分析，相同密度的填充管的平均压溃力随填充的内孔径的变化，如图（8）所示。图中泡沫密度为253/m Kg 的实验值存在偏差。图中，理论值与
实验值大致趋势相同，且可以发现试件的平均压溃力从泡沫全充满到填充厚度为15.6mm （即占空管半径的60%）基本保持不变，但以后平均压溃力就随着泡沫填充厚度的减少而减小。由于在计算管壁的平均压溃力时，所有试件均按照公式（8）得到，即管壁与泡沫之间的相互作用在各试件中是相同的，所以理论值曲线比实验值曲线来得平缓。
图8：各试件平均压溃力理论值与实验值比较
3.3 填充管压缩比能量分析
各种类型的管试件的总能量吸收可用以下公式表示：
c m L P A E =. （14） 这里c L 表示实验中总压缩长度。
则各种类型的管试件的比能量吸收可表示为：
)/(..f c c m m m L P A E S += (15) 这里f c m m ,分别代表空管和填充的泡沫的质量。
同样地，根据比能量的理论分析，相同密度的填充管的比能量随填充的内孔径的变化，如图（9）所示。图中泡沫密度为253/m Kg 的实验值存在偏差。图中，
理论值与实验值大致趋势相同，且与平均压溃力所得结果类似：比能量在泡沫全充满到填充厚度为15.6（即占空管半径的60%）基本保持不变，但以后比能量就随着泡沫填充厚度的减少而减小。这里理论值曲线比实验值曲线来得平缓，原因与平均压溃力一致。
图9：各试件比能量理论值与实验值比较
4.结果讨论
4.1 管壁与泡沫之间的相互作用
采用X.W.Zhang,T.X.Yu 【5】的没有周向拉伸的钻石模型，且经过修正后，得到公式??
????++=t A D A A M P e mc λλδ21001。公式中将管壁与泡沫之间的相互作用考虑在20%以内。若采用Reddy and Wall 【3】的分析模型，由公式
??
????+-+=--1)/31()]/3(sin[cos 2)/3(cos 2**1*10s s s mc t D M P ρρρρρρπ计算得到的管壁与泡沫之间的相互作用仅有3%左右。
4.2 采用修正公式计算填充管平均压溃力的优点
以往的薄壁管与填充物之间的相互作用用具体的数学表达式表示相对比较困难。这里在X.W.Zhang,T.X.Yu 【5】的没有周向拉伸的钻石模型基础上，只将其
中的一个参数半径R改为直径D，半褶皱长λ仍为空管压缩时的褶皱长。这样只要知道空管λ就可以确定填充管管壁的平均压溃力，且再将管壁与泡沫综合考虑，得到的理论值与实验值比较，误差在20%—30%之间。而采用Reddy and Wall 【3】的分析模型，得到的填充管平均压溃力理论值与实验值在30%—40%之间。
5.结语
1.泡沫与管壁之间存在相互作用效应。填充管的平均压溃力基本上比单独空管和单独泡沫的平均压溃力总和来得大，且泡沫对管壁的相互作用随着泡沫填充管壁的厚度减少而有减弱。在对模型进行理论分析时，这种相互作用应当考虑在内。
2.泡沫填充薄壁管并不是越实越好。本研究表明填充管的平均压溃力和比能量在泡沫填充管壁的厚度大于空管半径的60%时基本保持不变，当小于空管半径60%时，平均压溃力和比能量都明显减小。由于实验条件限制，该结论还有待进一步的研究。
参考文献：
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【2】卢天键, 何德坪, and 陈长青等, 超轻多孔金属材料的多功能特性及应用[J]. 力学进展, 2006. 36(4).
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金属材料热处理变形原因及防止变形的技术措施 摘要：在金属加工制造行业中，对热处理技术进行应用，能够从根本上实现对金属物理性质、化学性质的提升，满足了当前各项工业生产、制造事宜。在调查中发现，当前金属材料的热处理工作，主要山金属加热、保温和冷却等儿项工作流程所构成，但山于金属热处理工艺对于整体的工作环境、技术应用有着较高标准的要求，所以在实际操作的过程中，材料时常会发生变形的问题，这就需要相关工作人员在传统金属加工制造的基础上，实现热处理工艺技术的高效化应用，提升我国金属材料加工制造的整体质量与水平，进而推动社会的发展。 关键词：金属材料；热处理变形原因；防止变形 对于金属工件而言，基本的变形问题主要集中在尺寸变形以及形状变形两方面，但是，无论是哪种变形情况，都和热处理过程导致的工件内部应力息息相关。结合内应力的相关因素对问题因素进行分析，从而制定具有针对性的监督和管控措施，就能从根本上减少金属材料热处理变形和开裂导致的工件质量缺失性问题。 1金属材料性能分析 在当前的社会生产生活中，金属材料的应用范圉十分的广泛。曲于金属材料具有韧性强、塑性好以及高强度的特点，因此其在诸多行业中均有所应用。当前常用的金属材料主要包括两种：即多孔金属材料以及纳米金属材料。纳米金属材料：一般情况下，只有物质的尺寸达到了纳米的级别，那么该物质的物理性质和化学性质均会发生改变。在分析与研究金属材料性能的过程中，主要分析金属材料的如下两种性能：其一，硬度。一般情况下，金属材料的硬度主要指的是金属材料的抗击能力。其二，耐久性。耐久性能和腐蚀性是金属材料需要着重考虑的一对因素。在应用金属材料的过程中不可避免的会受到各种物质的腐蚀，山此就会导致金属材料出现缝隙等问题。 2金属材料热处理变形的影响因素 在对金属材料热处理变形的影响因素进行探究时，工作人员需要对金属材料热处理过程中各项工艺技术特点，进行全面化的掌握，并在此基础上，釆取一些具有针对性的改善措施，进而才能实现对金属材料变形的有效控制，也为金属材料热处理过程中变形控制工作的开展，起到了一定的促进作用。在对金属材料进行热处理的过程中，山于材料自身的密度构成、结构特点，以及在外界因素的影响下，材料本身可能会出现不等时性、冷热分布不均匀的问题。在金属材料受热的过程中，温度会发生较为明显的变化，这就会使金属材料内部结构的受力情况发生改变，金属材料变形的儿率增大，而这种山于内部应力分布所导致的变形，被称之为是内应力塑性变形。这种变形的特征性较为明显，会表现岀一定的方向性，且发生的频率较高，每一次对金属材料进行热加工，都会对其内部应力结构造成改变，进行热处理的频率越高，内部应力的变化情况越明显。在一般情况下, 金属材料的内应力一般被分成热应力和组织应力变形着两类，在相应的温度条件下，对金属材料展开加热、冷却操作后，可以获得纯热应力变形，组织应力变形和金属材料自身的性能、形状，以及加热冷却方式有着紧密的关联。从实际的操作流程中可以了解到，要想对金属材料的使用性能进行高效化的提升，整个热处理工序将会包含较多的工艺内容，并且在操作过程中，需要根据金属材料的种类、操作规范展开适当的调整，收集各项参数内容。但是在实际执行过程中，山于我国在温度控制、监测精度方面具备局限性，所以温度监测精度难以得到有效的把控，一旦在热处理过程中对温度的控制未能合理实现，那么就会导致比容变形的问题发生，增加金属材料变形儿率。 3金属材料热处理变形控制时需要遵循的原则
负荷特性 负荷特性，是电力系统的重要组成部分，电力负荷从电力系统的电源吸取的有功功 简介 负荷特性，电力负荷从电力系统的电源吸取的有功功率和无功功率随负荷端点的电压及系统频率变化而改变的规律。 电力负荷是电力系统的重要组成部分，它作为电能的消耗者对电力系统的分析、设计与控制有着重要影响。几十年来，人们提出了大量的负荷模型，包括静态负荷模型、机理动态负荷模型、非机理动态负荷模型。同时，也不断积累了不少实测参数。建立一个负荷特性数据库，能够很方便地对历史数据进行各种查询以及调用，便于从一个整体、长期的范围来对负荷特性进行比较、分析、综合和应用。 从负荷建模系统对数据库的要求而言，该负荷特性数据库必须安全可靠并且易于使用，要求提供大容量的数据仓库，支持大容量的数据调用且迅速，另外，在与其它数据库的连接、操作系统的适应上应该更具有广泛性。鉴于此，该软件和数据库分别是用Visual Basic 6.0和SQL Server来进行开发研制的。Visual Basic是一个可视化、面向对象的快速应用程序开发工具，具有强大的图形、图像处理功能，拥有强大的数据库功能。SQL Server有着很好的易用性、可伸缩性和可靠性等等，这种关系型数据库管理系统能够满足各种类型的企业客户和独立软件供应商构建应用程序的需要。在江苏电网以及河南电
网的负荷特性数据库的建立和应用项目中，通过实践证明，该负荷特性数据库能够满足工程要求。 特性分类 负荷功率随负荷点端电压变动而变化的规律，称为负荷的电压特性；负荷功率随电力系统频率改变而变化的规律，称为负荷的频率特性；负荷功率随时间变化的规律，称负荷的时间特性。但一般习惯上把负荷的时间特性称为负荷曲线（有日负荷曲线、年负荷曲线等），而把负荷的电压特性和负荷的频率特性统称为负荷特性。 反映负荷点电压（或电力系统频率）的变化达到稳态后负荷功率与电压（或频率）的关系，称为负荷的静态特性；反映负荷点电压（或电力系统频率）急剧变化过程中负荷功率与电压（或频率）的关系，称为负荷的动态特性。 负荷功率又分为有功功率和无功功率。这两种功率的变化规律差别很大。将上述各种特征相组合，就确定了某一种特定的负荷特性，例如有功功率静态频率特性、无功功率静态电压特性等。 电力系统的负荷的主要成分是异步电动机、同步电动机、电热电炉、整流设备、照明设备等。在不同负荷点，这些用电设备所占的比重不同，用电情况不同，因而负荷特性也不同。 特性模型 负荷特性对电力系统的运行特性影响很大。例如，研究电力系统的暂态稳定性，采用不同的负荷特性可以得出不同的结论。因此，在电力系统的分析计算中采用有一定精度的负荷模型是很重要的问题。
金属材料与热处理陈健 晶体的缺陷第二章金属材料的性能 ⑴了解金属材料的失效形式， ⑵了解塑性变形的基本原理， ⑶提高对金属材料的性能的认识。 正确理解载荷，内力、应力的含义。 应力的应用意义。 ⑴与变形相关的概念 ⑵金属的变形 讲授、提问引导、图片展示、举例分析、
一，晶体的缺陷： 1点缺陷：间隙原子，空位原子，置代原子，在材料上表现为：使材料强度，硬度和电阻增加。 2线缺陷：刃位错（如图：P-6），在材料上表现为：使得金属材料的塑性变形更加容易。 3面缺陷：有晶界面缺陷和亚晶界面缺陷，表现为金属的塑性变形阻力增大，内部具有更高的强度和硬度。因此晶界越多，金属材料的力学性能越好。 第二章金属材料的性能 导入新课： 我们经常见到一些机械零件因受力过大被破坏，而失去了工作能力。大家能否举些身边的例子呢？ ——如：弯曲的自行车辐条，断掉的锯条、滑牙的螺栓等。 机械零件常见的损坏形式有三种： 变形：如铁钉的弯曲。 断裂：如刀具的断崩。 磨损：如螺栓的滑扣。 本次课给大家介绍金属材料损坏的形式、变形概念与本质等等，首先我们来了解一些基本概念。
一、与变形相关的概念 ㈠、载荷 1、概念 金属材料在加工及使用过程中所受的外力。 2、分类：根据载荷作用性质分，三种： ⑴、静载荷：大小不变或变化过程缓慢的载荷。 ——如：桌上粉笔盒的受力，用双手拉住一根粉笔两端慢慢施力等。 ⑵、冲击载荷：突然增加的载荷。 ——如：用一只手捏住粉笔的一端，然后用手去弹击粉笔。 ⑶、变交载荷：大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。 ——如：通过在黑板上绘图分析自行车轮转动时辐条的受力。 根据载荷作用形式分，载荷又可以分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭曲载荷等。 拉伸载荷压缩载荷弯曲载荷 剪切载荷扭曲载荷 ㈡、内力 见车工工艺书 P32， 图2—20
收稿日期：2004-09-02 作者简介：陈文革（1969-） ，男（汉），陕西澄城县人，副教授，博士学位，主要从事纳米与功能器件材料研究。泡沫金属的特点、应用、制备与发展 陈文革!，张 强" （1.西安理工大学材料科学与工程学院，陕西西安710048；2.西安惠宇金属基复合材料公司， 陕西西安710000）摘要：本文阐述了多孔泡沫金属的结构特点、性能、应用以及制备技术，并展望了泡沫金属今 后的研究与发展。 关键词：泡沫金属；性能；制备；应用；综述中图分类号：TF 125.6文献标识码：A 文章编号：1006-6543（2005）02-0037-06 CHARACTER I ST I CS APPL I CAT I ON FABR I CAT I ON AND DEVELOP M ENT OF PORO S M ETALS CHEN W en -g e 1，ZHANG O ian g 2 （1.S choo l o f M aterials S cience and En g i neeri n g ，X i ’an n ivers it y o f T echno lo gy ，X i ’an 710048，Ch i na ； 2.M etal M atri x C om p os ite M aterial C or p oration o f X i ’an H ui y u ，X i ’an 710000，Ch i na ） Abstract ：T he struct ure ，characteristics ，a pp lication and f abrication o f p orous m etals are su mm a-rized.T he research and develo p m ent o f p orous m etals i n t he f ut ure are f orecast. K e y words ：p orous m etal ；characteristic ；f abrication ；a pp lication ；su mm arization 多孔泡沫金属自1948年美国的S oS ni k 利用汞在熔融铝中气化而得，使人们对金属的认识发生了重大转变，认为面粉可以发酵长大，金属也可以通过类似的方法使之膨胀，从而打破了金属只有致密结构的传统概念。多孔泡沫金属材料实际上是金属与气体的复合材料，正是由于这种特殊的结构，使之既有金属的特性又有气泡特性，如比重小、比表面大、能量吸收性好、导热率低（闭孔体）、换热散热能力高（通孔体）、吸声性好（通孔体）、渗透性优（通孔体）、电磁波吸收性好（通孔体）、阻焰、耐热耐火、抗热震、气敏（一些多孔金属对某些气体十分敏感）、能再生、加工性好等。因此，作为一种新型功能材料，它在电子、通讯、化工、冶金、机械、建筑、交通运输业中，甚至在航空航天技术中有着广泛的用途。 1 泡沫金属的结构特点 图1所示常见泡沫金属的显微结构示意图，归 纳起来有以下特点。 !#!孔径大 多孔泡沫金属材料与粉末冶金多孔材料相比，孔径较大，贯通孔多。泡沫金属材料的孔径一般在0.1!10mm 之间。!#"孔隙率高 多孔泡沫金属材料的孔隙率随其种类不同而不同，在40%!98%的范围内变化。!#$密度低 随孔隙率的提高，泡沫金属的密度降低，一般为同体积金属的3／5!1／50不等。例如孔隙率大于 63%的泡沫铝合金，其密度可达1g ／c m 3以下，能够浮于水面上。 2 泡沫金属的特性和用途 泡沫金属材料由于其特殊的结构、性能特点，具有 很高的开发研究价值，并在能源、交通、消声减震、过滤 第15卷第2期2005年4月 粉末冶金工业 POW DER M ETALLURGY I NDUSTRY V o l .15N o.2A p r .2005
金属材料性能知识大汇总 1、关于拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线的问题 低碳钢的应力－应变曲线 a、拉伸过程的变形：弹性变形，屈服变形，加工硬化（均匀塑性变形），不均匀集中塑性变形。 b、相关公式：工程应力σ=F/A0；工程应变ε=ΔL/L0；比例极限σP；弹性极限σ ε；屈服点σS；抗拉强度σb；断裂强度σk。 真应变e=ln(L/L0)=ln(1+ε) ；真应力s=σ(1+ε)= σ*eε指数e为真应变。 c、相关理论：真应变总是小于工程应变，且变形量越大，二者差距越大；真应力大于工程应力。弹性变形阶段，真应力—真应变曲线和应力—应变曲线基本吻合；塑性变形阶段两者出线显著差异。
2、关于弹性变形的问题 a、相关概念 弹性：表征材料弹性变形的能力 刚度：表征材料弹性变形的抗力 弹性模量：反映弹性变形应力和应变关系的常数，E=σ/ε；工程上也称刚度，表征材料对弹性变形的抗力。 弹性比功：称弹性比能或应变比能，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，评价材料弹性的好坏。 包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形，再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 滞弹性：（弹性后效）是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 弹性滞后环：非理想弹性的情况下，由于应力和应变不同步，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。 金属材料在交变载荷作用下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫内耗 b、相关理论： 弹性变形都是可逆的。 理想弹性变形具有单值性、可逆性，瞬时性。但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷，弹性变形时，并不是完整的。 弹性变形本质是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映
你知道泡沫金属吗？ 人们熟知泡沫塑料，却很少知道泡沫金属的存在。发明泡沫金属的是美国杜克大学工程学教授富兰克林·科克斯，他是一位研究金属材料的专家，对金属材料有锐敏的嗅觉。 大多数人对金属密度的认识都比较肤浅，以为只不过是一种物理性能，只表示谁轻谁重而已。密度大的就重，像铂；密度小的就轻，如铝。科克斯对密度的认识则比别人深刻得多。他对比各种金属的密度和它们的化学性质后，意外地发现，金属的密度与其化学活性有密切的关系，即金属的密度越小，它的化学活性就越大。比如锂，是金属中密度最小的，每立方厘米才0.534克，比水还轻，因此特别活泼，在室温下就能和空气中的氧、氮起剧烈反应，所以必须保存在凡士林或石蜡中。而铂、金、铱、锇等贵金属的密度大，像铂的密度达21.45克/立方厘米，在硫酸、盐酸甚至在王水中都能“游泳”。 科克斯在20世纪60年代就宣布了这个被许多人视而不见的规律。由于这个规律的确算不上重要和深奥，在当时也没发现什么特殊的实用价值，因此没有受到人们的重视。到了20世纪90年代，科克斯提出一个新思想：在航天领域中，人们为节省燃料和各种费用，总希望用质轻而结实的材料。像锂、镁等金属在地面上不宜被用作结构材料，因为它们太活泼，易氧化着火，但它们在太空中却大有用武之地，因为在太空中没有引起锈蚀和化学反应的空气，那里几乎是真空。于是，科克斯决定对这些轻金属进行改造。他知道，塑料如果进行泡沫化，可以使密度成倍成倍地降低，变成很轻、很实用的泡沫塑料。如果把这些金属也变成泡沫金属，它们的密度也会变得更小，可以在水中浮起来。 1991年，科克斯利用“哥伦比亚号”航天飞机进行了一次在微重力条件（失重状态）下制造泡沫金属的试验。他设计了一个石英瓶，把锂、镁、铝、钛等轻金属放在一个容器里，用太阳能将这些金属熔化成液体。然后在液体中充进氢气，产生大量气泡。这个过程有点像用小管往肥皂水中吹气一样，当金属冷凝后就形成了到处是微孔的泡沫金属。 有人会问，这种泡沫金属能做结构材料吗？这一点不用担心。实验证明，用泡沫金属作为结构材料做成的梁比同样重量的实心梁刚性高得多。因为泡沫使材料的体积大大扩张，获得更大的横截面，所以用泡沫金属制造的飞行器，可以把总重量降低一半左右。用泡沫金属建立太空站还有一个优点：即当空间站结束其使命时，可以让它们重返大气层并在大气层中迅速彻底地燃烧、全部化成气体，这样可以减少空间垃圾。
IGBT的动态特性与静态特性的研究 IGBT动态参数 IGBT模块动态参数是评估IGBT模块开关性能如开关频率、开关损耗、死区时间、驱动功率等的重要依据，本文重点讨论以下动态参数：模块内部栅极电阻、外部栅极电阻、外部栅极电容、IGBT寄生电容参数、栅极充电电荷、IGBT开关时间参数，结合IGBT模块静态参数可全面评估IGBT芯片的性能。RGint：模块内部栅极电阻: 为了实现模块内部芯片均流，模块内部集成有栅极电阻。该电阻值应该被当成总的栅极电阻的一部分来计算IGBT驱动器的峰值电流能力。 RGext：外部栅极电阻： 外部栅极电阻由用户设置，电阻值会影响IGBT的开关性能。 上图中开关测试条件中的栅极电阻为Rgext的最小推荐值。 用户可通过加装一个退耦合二极管设置不同的Rgon和Rgoff。
已知栅极电阻和驱动电压条件下，IGBT驱动理论峰值电流可由下式计算得到，其中栅极电阻值为内部及外部之和。 实际上，受限于驱动线路杂散电感及实际栅极驱动电路非理想开关特性，计算出的峰值电流无法达到。 如果驱动器的驱动能力不够，IGBT的开关性能将会受到严重的影响。 最小的Rgon由开通di/dt限制，最小的Rgoff由关断dv/dt限制，栅极电阻太小容易导致震荡甚至造成IGBT及二极管的损坏。Cge：外部栅极电容： 高压IGBT一般推荐外置Cge以降低栅极导通速度，开通的di/dt及dv/dt被减小，有利于降低受di/dt影响的开通损耗。 IGBT寄生电容参数： IGBT寄生电容是其芯片的内部结构固有的特性，芯片结构及简单的原理图如下图所示。输入电容Cies及反馈电容Cres是衡量栅极驱动电路的根本要素，输出电容Coss限制开关转换过程的dv/dt，Coss造成的损耗一般可以被忽略。
1.2.1浇注法 (A)熔体发泡法 这种方法的工艺过程是:向熔融的金属中加入增粘剂,使其粘度提高,然 后加入发泡剂,发泡剂在高温下分解产生气体,通过气体的膨胀使金属发泡, 然后使其冷却下来或者浇注可以得到泡沫金属。常用的发泡剂为TIHZ、ZrH:等金属氢化物。 (B)颗粒浇注法 这种方法通过把熔融金属浇注到充满散状颗粒的模中,而获得具有连通的 蜂窝状结构或海绵状结构的泡沫金属。这些颗粒可以是耐热和可溶的(如氯化钠)时,它们可以从铸件中被浸洗掉,形成具有连通孔隙的多孔金属;当使用 松散的非可溶性填料(如多孔陶土球、泡沫玻璃、空心刚玉球、泡沫碳等无机 填料)时,则可获得金属一颗粒复合体。 (C)球形颗粒加入法 先将金属在塔竭中熔化,然后加入颗粒或中空球并同时进行搅拌,使这些 颗粒均匀地分散到金属熔体中去,使金属的温度降低,当金属熔体的粘度足以 使金属熔体不再发生偏析和分层时,即颗粒物质在金属熔体中被固定了,此时 停止搅拌并让熔体凝固下来。这种方法适用于制备高熔点的泡沫金属,如泡沫 钨等。 (D)失蜡浇注法 此法采用液态高熔点物质充填海绵状泡沫塑料的孔隙,使之硬化后,加热 使塑料气化而获得海绵状孔隙的铸型。将液态金属浇入此铸型,冷却凝固后除 去高熔点物质后,便得到与原海绵状泡沫塑料模具有相同结构的泡沫金属。 1.2.2沉积法 (A)电镀法 该方法是将所需的金属镀到经过硬化和化学预镀的聚氨基甲酸乙脂表面 上,并达到所需的厚度,再通过热分解法将聚氨基甲酸乙脂去掉,得到具有非 常均匀孔隙分布及相当高孔隙率的泡沫金属。 (B)阴极溅镀沉积法 通过在一定的惰性气体压力下对一基片进行溅射,从而得到被捕获惰性气 体原子均匀分布的金属片,然后把它加热到高于其熔点的温度,并一直加热到 足以加热使那些被捕获的气体膨胀,形成具有封闭孔的蜂窝状的泡沫金属。(C)气相蒸发沉积法 在较高的惰性气氛中缓慢蒸发金属材料,形成金属烟。金属烟在自身重力 和惰性气流携带下沉积,疏松地堆砌起来,形成亚微米尺度的多孔泡沫结构。 1.2.3粉末冶金法 (A)粉体发泡法 该法用于一些熔点较高的金属和合金,如不锈钢、铜、镍、铁等。将少量 的发泡剂加入金属或合金的粉末中,将混匀的混合物压制成无残余通孔的密实 块体,加热到接近或高于混合物熔点的温度,发泡剂分解释放出大量的气体, 迫使致密的压实材料膨胀,形成多孔隙的泡沫材料。粉体发泡法制备泡沫铝的 工艺流程如图1一4所示。 (B)粉浆法
国家电网负荷特性分析研究 摘要：利用国家电网公司所辖各区域电网的2000—2006年的统调负荷数据，分析了国家电网的年、月、典型日负荷的特点，对比了5个区域电网的负荷特性及其特点，并对影响负荷特性的一些重要因素进行了分析探讨，如供需形势、用电结构等。 关键词：国家电网，负荷特性，供需形势，用电结构 作者简介：陈伟(1983-)，男，湖北武汉人，硕士，主要从事电力供需分析与预测、电力需求侧管理等方面的研究。E-mail： chertwei@https://www.doczj.com/doc/90741844.html, 0 引言 负荷特性的分析和预测是电力市场分析预测工作的一个重要方面，准确把握电网负荷特性及其变化趋势是做好电力规划、生产、运行工作的重要基础，也是制定相关政策的重要参考。通常把握电网负荷特性的难度较大，一方面是因为电网负荷特性指标较多，指标之间关联性较强；另一方面，影响负荷特性变化的因素较多，且一些气候因素如气温、降雨等具有很大不确定性。因此，只有长期跟踪研究电网负荷特性，才有可能较准确地把握电网负荷特性变化的规律。通过对国家电网及其所属区域电网2000—2006年负荷的跟踪，分析了国家电网及所辖五大区域电网的负荷特性。 1 国家电网负荷特性 按照理论上的全国充分联网，将国家电网所辖的各区域电网8760负荷数据直接叠加可以得到国家电网的8760负荷数据，进而得到联网的年最大负荷，对比联网前的年最大负荷(五大区域电网年最大负荷代数和)，2000年大约可减少1140万kW，2006年大约可减少1850万kW，占联网前负荷的5%左右，也就是说，实现理想的充分联网可以节约5%左右的电源装机。本文即采用此合成8760负荷数据分析国家电网经营区域的负荷特性。 1.1 年负荷特性 由于各区域电网的自身特点，年最大负荷出现的时间各不相同。华东、华中电网出现在夏季，东北电网和西北电网出现在冬季，华北电网呈现冬夏双高峰，合成后的国家电网年负荷曲线呈现冬夏双高峰，除2005年外，多数年份的夏季最大负荷略高于冬季最大负荷。夏季最大负荷多出现在7—8月，冬季最大负荷多出现在12月(见图1)。
泡沫金属材料制备技术 1.引言 金属泡沫或金属多孔材料是８０年代后期国际上迅速发展起来的一种具有优异的物理特性和良好的机械性能的新型工程材料。它具备的优异物理性能，如比重小、刚度大、比表面大、减震性能好、消声效果好、电磁屏蔽性能高等，使其在一些高技术领域获得了广泛应用[1-3]。泡沫铝合金材料是一种在铝合金基体中分布有大量微小气孔结构的超轻型铝合金材料。其开发研究始于20世纪40年代，最早的泡沫铝制备工艺是Sosnick于1948年提出的在铝熔体中以气化汞为气体来源制备泡沫铝合金的做法，该工艺还申请了美国专利[2]。1956年，美国科学家Elliot完善了泡沫铝制备理论，并提出以可热分解气体的发泡剂来代替汞，从而给泡沫金属材料的工艺发展指明了方向，同年他采用熔体发泡法成功制造出泡沫铝。随后人们开发使用了多种发泡剂如TiH2、ZrH2、ErH2、MgH2等。到了20世纪80年代末90年代初，泡沫铝材料的研究取得重大突破，日本九州工业研究所于1991年开发出泡沫铝工业化生产的工业路线。1992年M. F. Ashby第一次系统总结了泡沫金属的制备、性能和应用。90年代以来，国外科研机构和大学推出了多种制备高性能泡沫铝的工艺方法，如德国不来梅德夫雷霍夫实用材料研究所研制的粉末发泡法，德国的连续喷吹气体制备泡沫铝法（DE4139020），日本日立造船技术研究所的发泡法等。目前已经实现了采用金属发泡法和渗流铸造法来生产各种尺寸规模的泡沫铝部件，从高速列车到航天飞机的一系列领域都可以找到泡沫铝的身影[1]。 国内研究机构对泡沫铝的研究起步于20世纪80年代中期，目前国内主要的研究机构有东南大学、东北大学、昆明理工大学、大连理工大学等。我国学者研制了一些具有独创性的生产工艺，并进行了大量的理论和实验研究。其中东南大学材料系开展研究的时间最早，尤其在粉末冶金法制备泡沫铝工艺方面的成就较突出。 金属泡沫材料既可作为许多场合的功能材料，也可作为某些场合的结构材料，而一般情况下它兼有功能和结构双重作用，是一种性能优异的多用途工程材料。 金属泡沫材料具有一定的强度、延伸率和加工性能，可用于结构材料。目前多用在汽车工业、航空工业以及建筑工业中。一般来说，作为结构材料使用的金属泡沫材料需要闭孔结构，而作为功能材料使用的多孔材料则需要通孔结构。多孔材料的应用领域主要取决于以下几方面因素[3]： (1) 组织形貌：孔隙类型（通孔或闭孔）、孔隙率、孔隙尺寸范围以及内表面面积； (2) 冶金因素：金属或合金的显微组织； (3) 工艺因素：多孔材料的加工性能以及它们与传统材料构成的复合材料的加工性能； (4) 经济因素：生产成本以及大量生产的可行性如何。 汽车是金属泡沫材料最有希望也是最大的应用领域。目前，轻质、高刚度同时具有吸能和隔音性能的铝泡沫材料已经在汽车上得到应用，如顶盖板、底盖板以及滑动顶板等需要高刚度以避免扭曲变形和振动的构件。德国汽车制造商Karmann在跑车上采用三明治式复合泡沫铝板取代锻造钢板制造汽车的横壁板和后板，重量下降25%而刚度提高700%。另外，金属泡沫材料还具有吸能和隔音等多重功能[3-5]。 在航空领域，多孔网状金属一般用作轻质、传热的支撑结构，可用于机翼金属外壳的支撑体、导弹的防外壳高温坍塌支撑体、雷达镜的反射材料等[2]。如果采用定向凝固方法把发动机叶片制成多孔结构，不仅不会恶化叶片的力学性能(在叶片的受力方向上孔洞不会造成应力集中)，而且还将极大减轻发动机重量，提高叶片的冷却能力，将有效地提高发动机性能。 在建筑领域，金属泡沫材料一般用于制造质量轻、硬度高、有耐火性能要求的元件或结构件。
传感器静态特性的一般知识 传感器作为感受被测量信息的器件，总是希望它能按照一定的规律输出有用信号，因此需要研究其输出――输入的关系及特性，以便用理论指导其设计、制造、校准与使用。理论和技术上表征输出――输入之间的关系通常是以建立数学模型来体现，这也是研究科学问题的基本出发点。由于传感器可能用来检测静态量(即输入量是不随时间变化的常量)、准静态量或动态量(即输入量是随时间而变化的量)，理论上应该用带随机变量的非线性微分方程作为数学模型，但这将在数学上造成困难。由于输入信号的状态不同，传感器所表现出来的输出特性也不同，所以实际上，传感器的静、动态特性可以分开来研究。因此，对应于不同性质的输入信号，传感器的数学模型常有动态与静态之分。由于不同性质的传感器有不同的在参数关系(即有不同的数学模型)，它们的静、动态特性也表现出不同的特点。在理论上，为了研究各种传感器的共性，本节根据数学理论提出传感器的静、动态两个数学模型的一般式，然后，根据各种传感器的不同特性再作以具体条件的简化后给予分别讨论。应该指出的是，一个高性能的传感器必须具备有良好的静态和动态特性，这样才能完成无失真的转换。 1. 传感器静态特性的方程表示方法 静态数学模型是指在静态信号作用下(即输入量对时间t 的各阶导数等于零)得到的数学模型。传感器的静态特性是指传感器在静态工作条件下的输入输出特性。所谓静态工作条件是指传感器的输入量恒定或缓慢变化而输出量也达到相应的稳定值的工作状态，这时，输出量为输入量的确定函数。若在不考虑滞后、蠕变的条件下，或者传感器虽然有迟滞及蠕变等但仅考虑其理想的平均特性时，传感器的静态模型的一般式在数学理论上可用n 次方代数方程式来表示，即 2n 012n y a a x a x a x =+++?+ （1-2） 式中 x ――为传感器的输入量，即被测量； y ――为传感器的输出量，即测量值； 0a ――为零位输出； 1a ――为传感器线性灵敏度； 2a ，3a ，…，n a ――为非线性项的待定常数。 0a ，1a ，2a ，3a ，…，n a ――决定了特性曲线的形状和位置，一般通过传感器的校 准试验数据经曲线拟合求出，它们可正可负。
生产，输送，消费电能各个环节所组成的统一整体不可分割 变压器的一次侧额定电压应等于用电设备额定电压（直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压应等于 发电机的额定电压），二次侧额定电压应较线路额定电压高 10%。只有漏抗很小的、二次直接与用电设备 相联的和电压特别高的变压器，其二次侧额定电压才可能较线路额定电压仅高 稳态部分 一、填空题 1、 我国国家标准规定的额定电压有 电力系统分析基础 3kv 、6kv 、 10kv 、35kv 、110kv 、220kv 、330kv 、 500kv 。 2、 电能质量包含电压质量、频率质量、波形质量三方面。 3、 无备用结线包括单回路放射式、干线式、链式网络。 4、 有备用界结线包括双回路放射式、干线式、链式、环式、两端供电网络。 5、 我国的六大电网：东北、华北、华中、华东、西南、西北。 电网中性点对地运行方式有： 直接接地、不接地、 经消弧线圈接地 三种，其中 直接接地 为大接地 电流系统。 7、我国110kv 及以上的系统中性点直接接地， 35kv 及以下的系统中性点不接地。 二、简答题 1、 电力网络是指在电力系统中由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。 2、 电力系统是指由发电机、各类变电所和输电线路以及电力用户组成的整体。 3、 总装机容量是指电力系统中实际安装的发电机组额定百功功率的总和。 4、 电能生产，输送，消费的特点: (1) 电能与国民经济各个部门之间的关系都很密切 (2) 电能不能大量储存 (3) (4) 电能生产，输送，消费工况的改变十分迅速 (5) 对电能质量的要求颇为严格 5、 对电力系统运行的基本要求 (1) 保证可靠的持续供电 (2) 保证良好的电能质量 6、 (3) 保证系统运行的经济性 变压器额定电压的确定: 5%。
温压工艺所采用的粉末,瑞典赫格纳斯公司能够提供,并命名为“Densmix ”。德国Fraunhofer 应用材料研究所、加拿大魁北克公司也在开发温压工艺用的新型钢粉。武钢集团粉末冶金有限责任公司与北京科技大学已对温压技术进行了研究。温压用粉的关键是含有能在成形温度下保持最佳操作性能的润滑剂。我们应十分重视研究开发温压用粉末。 烧结硬化是指将铁基粉末冶金机械零件在烧结过程中的烧结及随后冷却期间的淬火 硬化结合起来的新工艺 [9] 。由于烧结硬化可 以减少需要进行后续热处理的高强度粉末冶金结构零件生产过程中的加工工序,使生产更为简单方便,因此这项技术具有深远意义。 世界粉末冶金技术的新发展,使我们深受启发。毫无疑问,我国钢铁粉末工业在不断解决面临的各种问题的同时,将会认真总结和学习国内外先进经验,制定长远的发展目标,以保证我国钢铁粉末工业的持续发展。 致谢 本文蒙李献璐教授提出宝贵意见,特此致谢。 参考文献 1 李森蓉.我国钢铁粉末工业的现状及发展.粉末冶金工业,1997,9(增刊):1～8 2 吴明华.武钢集团粉末冶金有限责任公司通过高新企业评审.粉末冶金工业,1999,9(2):433 俞燮廷.用高纯超级铁精矿生产优质还原铁粉之我见.粉末冶金工业,1999,6(3):7～134 耀星摘.磁铁矿制备超纯铁精粉.粉末冶金工业,1998,8(1):30 5 辽宁北票铁矿有限公司为您提供高纯超级铁精矿粉.粉末冶金工业,1997,7(2):封4广告6 俞燮廷.用赫格纳斯法生产海绵铁和还原铁粉.粉末冶金工业,1997,7(3):31～39 7 吴菊清等.关于PM 材料制品技术的发展及其工业化的意见.粉末冶金工业,1999,9(3):28～368 Engstr ¨o m U ,Johansson B ,Jacobson O.温压粉末冶金材料的性能与公差.粉末冶金工业,7(2):10～159 韩凤麟.1990年以来全球粉末冶金机械零件工业发展动向.粉末冶金工业,1998,8(6):7～15 ?国外信息? 国外泡沫金属的制造及应用 将金属发泡制成更轻的产品是人们长久以来的设想。随着军事机密的解冻,材料生产商终于使泡沫金属 走向了民用。 泡沫金属是内部充满气泡的金属制品,其重量减轻为其致密固体的1Π2～1Π50,且仍能保持致密固体的大部分强度,可达到降低金属用量和吸收能量并利用其封闭气孔来阻燃的目的。 泡沫金属过去用于军事,今天已由秘密领域走向更为商业化的应用领域。美国、德国、英国、日本、挪威、加拿大等国的一些企业正在进行金属泡沫化的生产和应用工作,并取得了新的进展。 据报道,生产泡沫金属的方法有如下几种: 一是封闭气泡型生产工艺。由常规铸造设备将一种金属基体,例如铝合金碎块与碳化硅或氧化铝颗粒溶化并送到中间仓里,向中间仓通入煤气或空气,通过发泡产生泡沫。结果得到一种剃须膏样物质,随后将该物质排出到一个运送机械上并压平,即得泡沫金属; 二是将金属粉末与发泡剂(通常是金属氢化物)混合,将两者碾压并挤出,然后将其加热到金属将要熔化的状态即产生泡沫,制得泡沫金属; 三是将金属粉末装入一个容器之中,然后通入惰性气体(如氩气),加热容器并使颗粒相互溶解,吸收气体,然后将溶入气体的金属轧制成形并在炉内加热,气体膨胀即制得泡沫金属。 泡沫金属目前已应用于防火和吸(隔)音板、冲击能量吸收材料、建筑板、半导体气体扩散盘、紧凑热交换器和核心结构、液流控制装置、热交换及屏蔽物、过滤器等。其应用在宇航、航空、航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域中正在不断扩大。耀星摘自《经济情报》,1999.9.18 ? 13?第2期 王善春:我国钢铁粉末的发展和展望 ? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. https://www.doczj.com/doc/90741844.html,
电力系统分析基础 稳态部分 一 一、填空题 1、我国国家标准规定的额定电压有3kV 、6kV、1０kＶ、35kV、1１0ｋV 、２20kV 、33０kV、50０kV 。 ２、电能质量包含电压质量、频率质量、波形质量三方面。 3、无备用结线包括单回路放射式、干线式、链式网络。 4、有备用界结线包括双回路放射式、干线式、链式，环式、两端供电网络。 ５、我国的六大电网:东北、华北、华中、华东、西南、西北。 ６、电网中性点对地运行方式有：直接接地、不接地、经消弧线圈接地三种，其中直接接地为大接地电流系统。 7、我国110kV及以上的系统中性点直接接地，３5ｋV及以下的系统中性点不接地。 二、简答题 1、电力网络是指在电力系统中由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。 2、电力系统是指由发电机、各类变电所和输电线路以及电力用户组成的整体。 ３、总装机容量是指电力系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和。 ４、电能生产,输送,消费的特点： （1）电能与国民经济各个部门之间的关系都很密切 （2）电能不能大量储存 （3）生产，输送，消费电能各个环节所组成的统一整体不可分割 （4）电能生产,输送,消费工况的改变十分迅速 （5）对电能质量的要求颇为严格 5、对电力系统运行的基本要求 （1）保证可靠的持续供电 （2）保证良好的电能质量 （3）保证系统运行的经济性 6、变压器额定电压的确定: 变压器的一次侧额定电压应等于用电设备额定电压(直接和发电机相连的变压器一次侧额定电压应等于发电机的额定电压),二次侧额定电压应较线路额定电压高10％。只有漏抗很小的、二次直接与用电设备相联的和电压特别高的变压器，其二次侧额定电压才可能较线路额定电压仅高5%。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/90741844.html, 电力用户和电力负荷特性的现代研究 作者：赵明阳 来源：《科学与信息化》2017年第36期 摘要虽然电力负荷管理系统正逐步由单一的控制功能向负荷动态分析、远程抄表、计量技术监督、用电检查等多种功能相结合的综合性系统发展，但由于很多用户对系统理解不足，还未能完全认识到系统的先进性和益处，故而使用情况还有待改进。电力负荷管理系统的普及将成为供电企业和用电企业之间良好的沟通桥梁，为电力用户提供优质服务，为电力企业的健康发展奠定基础。 关键词电力用户；电力负荷；特性研究 1 电力负荷的特性 1.1 电力负荷具有周期特性 电力系统运行中，电力负荷特性体现为多种类型，其中最为常见的三种即居民用电负荷、工业用电负荷、商业用电负荷，这三种类型负荷特性具有不同的特点及规律。电能的生产和使用是在一瞬间完成的，电力负荷受气候、温度、节假日、工作日等影响，使电力负荷呈现周期性变化。一般情况下，夏季、冬季电力负荷峰值较高，而春季、秋季相对较弱。周一至周五，则显示出一定的规律性，双休日、节假日，电力负荷值则会降低。并且，降雨量、风力等变化也会影响电力负荷。除此之外，电力负荷还具有连续性的特性，所以，在电力负荷变化过程中不会出现大幅度的变化。 1.2 电力负荷的季节性特性 电力负荷的季节性特性主要是由负荷结构决定的，因此极易受外界气候环境等的影响在不同的季节发生不同的变化。首先，在春季和秋季这两个气候适宜的季节中，不易在电力系统的运行过程中发生高温或是低温的情况，所以相应的电力负荷受到影响程度就较小，电力系统的运行也不会发生大的波动。与此同时，降水量、风力等变化也会对电力负荷造成影响[1]。 2 电力负荷管理系统的结构 2.1 控制管理中心 控制管理中心居于整个系统的核心地位，是整个系统的大脑和指挥中心，它主要由计算机网络和控制部分组成，计算机网络部分主要包括：服务器、工作站、人机交换界面（显示器），打印设备，集线器等网络设备等，控制部分主要包括数据传输及服务器以及电源组成。核心系统包括：数据库服务器、Web服务器、应用服务器、前置机、应用工作站等设备。数据库服务器主要作用是数据管理，即对信息进行分类汇总和统计处理，进而保证整个数据的安全
4 气候的变化对电力负荷会产生很大的影响。例如，阴雨天白天照明负荷增加，高温天气空调、电扇负荷上升。随着空调设备的逐渐普及，气温将成为电力负荷的一个比较敏感的因素，此外湿度、风速、降雨量和日照小时数也对负荷的变化有影响。 (4) 季节的影响 不同季节负荷有明显的差别。例如，排灌季节负荷增大，有些系统致使系统最大负荷出现在夏季排灌期间，或者使电力系统出现两个以上的高峰负荷。此外，由于季节性用户的存在，用电设备的大修理，以及负荷在年内的增长等均对电力负荷及其曲线产生较大的影响。一般季节性影响使得负荷在年内呈现规律性的变化。 (5) 其它 重大社会活动和突发事件、电价、节假日等。 1.2.2 电力负荷预测的研究方法及其现状 电力负荷预测是供电部门的重要工作之一，准确的负荷预测可以经济合理地安排电网内部发电机组的启停、保持电网运行的安全稳定性、减少不必要的旋转储备容量、合理安排机组检修计划、保证社会的正常生产和生活、有效地降低发电成本、提高经济效益和社会效益。因此，电力负荷预测工作的水平已成为衡量一个电力企业的管理是否走向现代化的显著标志之一，尤其在我国电力事业空前发展的今天，用电管理走向市场，电力负荷预测问题的解决已经成为我们面临的重要而艰巨的任务。 负荷预测的核心问题是预测的技术方法，或者说是预测数学模型，随着现代科学技术的不断进步，负荷预测理论技术得到了很大发展，理论研究逐步深入，适合本地特点的预测程序、软件开始出现。总之，其负荷预测方法有从经典的回归法、时间序列法，到目前的灰色预测法、专家系统法、模糊数学法、神经网络法、优选组合法和小波分析法，它们都有各自的研究特点和使用条件。 ① 传统的预测方法 ⑴ 回归模型预测技术 回归预测法是通过对变量的观测数据进行统计分析，确定变量之间的相关关系，从而实现预测的目的。主要分为线性回归和非线性回归，也分一元回归和多元回归。目前，通常采用多元线性回归模型建立负荷和影响其变化的因素之间的关系，其模型如下： ()()()()t t x b t x b b t y n n θ++++=....110 (1.1) 式中y (t )是t 时刻对应的预测负荷值，是非随机因变量；x (t )是自变量，是影响系统负荷的各种因素，如社会经济、人口、气候等，自变量是随机变量；b i (i=0,1,2…n )为回归方程的回归系数;()t θ是随机干扰，服从正态分布)(2,0σN 。
泡沫金属材料的调研 引言：人们很早就使用了泡沫材料, 如木头、砖头等。而对于金属泡沫材料, 却比较陌生。尽管在60 年代就有人提出了泡沫金属的概念, 但对其研究远远不够。直到90 年代左右, 随着人们对新型、轻型建筑材料的需求不断增加, 以及一些特殊应用场合对材料的要求, 美国、德国、澳大利亚等国家才逐渐开始对这一新型金属材料进行研究。研究工作主要集中在金属泡沫材料的生产方法及其性能上。相对而言, 对金属泡沫材料性能的研究比较成熟, 但对其生产方法的研究和其用途的开发, 目前仍在继续探索之中。 1、泡沫金属材料简介 所谓金属泡沫材料( 又称泡沫金属) , 即为内部含有许许多多球形或多面体形状气孔的金属材料, 气孔率一般应高于50%。实际上, 气孔率可达到60% ～90%。对于铝及铝合金, 其密度可达到( 0. 4～1. 0) g / cm3( 实心铝的密度为2. 7 g / cm3) 。金属泡沫材料的性能受下列三组参数的影响:母体金属( 又称基体金属) 的性能; 气孔的相对密度; 气孔的形态和分布。金属泡沫材料的气孔结构分为闭孔和开孔两种形式。闭孔结构是其内部气孔相互独立, 由母体金属分离, 每个气孔都是封闭的。开孔结构为内部气孔相互连接在一起, 单个气孔不是封闭的。在许多泡沫金属中, 内部同时存在闭式气孔和开式气孔。金属泡沫材料最明显的特点是重量轻、密度低。本文以泡沫铝为例, 介绍金属泡沫材料的性能及其与实心金属材料的差异。 2、泡沫铝的制备方法、性能及应用 泡沫铝是一种新型多功能材料,具有独特的结构和许多优异的性能 ,其应用前景可观,应用范围日益扩大。本文概述了泡沫铝的各种制备方法、性能及应用。结果表明：根据制备过程中铝的状态可以将制备方法分为三类:液相法、固相法、电沉积法；泡沫铝的性能研究方面主要研究了物理性能、力学性能、吸能特性、阻尼性能、吸声性能；泡沫铝主要应用为建筑材料、装饰材料、防音材料、抗振材料、型材及汽车制造业。国外对该领域的研究已相当深人、系统,与国外相比,我国对泡沫铝材料的研究起步较晚,研究尚处于实验范围内,所以,我国今后还应进一步加强泡沫铝材料的研究。 泡沫铝是一种在金属铝基体中分布有无数气泡的多孔质材料。目前，日本与德国在研究、生产和应用泡沫铝与其他金属泡沫方面居世界领先地位。我国对泡沫铝材的研究始于1980s后期，已取得了一系列的研究成果，但尚未取得突破性的成就，仍然处于起步阶段，未形成生产力。