核材料工程的案例
CAE工程分析 | 螺紋連接：工程校核考慮
力學分析強調的是突出主要矛盾，當對一個結構背后的工程問題不了解時，盲目去進行有限元分析，雖然能夠得到各種云圖和曲線結果，但是卻不知道參考哪些結果，參考哪些位置的結果，按照什么準則進行參考，甚至不知道如何判斷計算結果是否合理。
因此，在探索如何使用CAE分析工具處理和校核螺紋連接之前，首先需要了解工程校核中對于螺紋連接一般需要考慮哪些內容，這些內容的學習可以幫助我們更加全面深入地了解螺紋連接的要點。
文章主要參考書籍：《螺紋緊固件聯接工程》-酒井智次。
02 校核考慮
擰緊（預緊）狀態
為了讓螺栓起到正常的連接作用，首先需要將螺栓擰緊，使得被連接件緊密相連。在這個過程中，如果單獨拿出螺栓部分，可以觀察到螺栓主要受到兩種載荷作用：
①軸向預緊載荷F
②螺紋扭矩載荷Ts
軸向預緊力載荷大家相對比較容易理解，螺母的旋轉運動會通過螺紋使得螺栓桿產生軸向伸長（斜面原理），這樣螺栓由于伸長會在內部產生拉力載荷，當拉力載荷達到我們預期的夾緊程度時會稱為預緊力F。
展開 可控核聚變工程化推進，特種電源如何支撐聚變裝置穩定運行
隨著磁約束核聚變研究向高參數、長脈沖、高約束模式發展，聚變裝置對供電系統的要求已遠超常規工業電源。無論是超導磁體勵磁、中性束注入高壓供電，還是等離子體診斷、弧流驅動等環節，都需要電源具備極低紋波、高穩定度、快速動態響應以及在強電磁干擾環境下長期可靠工作的能力。尤其是在脈沖工況下，電源需在毫秒級時間內完成能量精確輸出，任何波動都可能影響等離子體約束狀態。
在國內新一代聚變裝置建設中，電源系統的自主化程度不斷提升。武漢森木磊石長期深耕大功率高精度特種電源領域，圍繞 HL?2M 等聚變裝置的實際需求，開發了適用于磁體系統、加熱系統、真空系統及診斷系統的系列化電源產品。其在高壓絕緣設計、高頻軟開關拓撲、多模塊串并聯均流均壓控制、電磁兼容優化等方面形成了成熟技術方案，能夠滿足聚變裝置復雜工況下的高精度、高可靠供電需求。
深耕聚變電源領域，具備完整工程驗證經驗的國產電源供應商，將在產業鏈中承擔越來越重要的角色。其中，武漢森木磊石作為
國內聚變電源解決方案最齊全、應用案例最多的企業，憑借覆蓋PSM電源模塊、陽極高壓電源、輔助放電電源等全品類的完整解決方案，依托在 HL?2M 這一國內核心托卡馬克裝置配套中積累的豐富技術與項目經驗，持續優化產品性能、完善解決方案，不僅為當前聚變實驗裝置提供穩定可靠的電力支撐，更將助力國產聚變電源技術的迭代升級，推動我國磁約束核聚變工程化進程穩步向前，為實現聚變能源自主可控奠定堅實基礎。
展開 核材料運輸中的遠程監控技術
2019年，在從南卡羅來納州哥倫比亞到堪薩斯州狼溪（Wolf Creek）核電站的壓水堆（PWR）新燃料組件卡車運輸過程中，再次展示了TRAVELER的真實應用情況。
3、包裝科學學院提供教育創新
阿貢的劉云在培訓課程中主持討論（圖源：阿貢實驗室）
為了滿足對核包裝專業知識的需求，美國能源部包裝認證計劃通過其包裝科學學院提供培訓課程。
自2015年以來，阿貢國家實驗室作為美國能源部包裝科學學院的一部分，舉辦了核材料和其他放射性材料包裝和運輸研究生級培訓課程。
每門課程都由相關專家進行，涵蓋的主題從應用包裝設計和制造的ASME規范和質量保證（QA）到美國國內和國際運輸安全、運輸應急響應、去污和退役以及設施/現場關閉。
除2020年和2021年因新冠肺炎流行影響，這些課程每年都在阿貢試驗室舉行。盡管疫情阻止了現場出席，但它為開發先進的技術學習工具提供了機會。
阿貢國家實驗室包裝認證和生命周期管理項目經理劉云（音譯）解釋道，“我們開發了基于網絡的應用程序，可以自動對要運輸的材料進行分類，并生成具有安全規定的運輸安全計劃，以滿足核材料和其他放射性材料運輸的所有監管要求?！? “我們還開發了用于地理圍欄、地理信息系統（GIS），以及交通應急響應課程的擴展虛擬現實場景。其他工具，包括課堂練習和考試中的受眾調查和反應系統，提供評估學生如何成功實現課堂學習目標的指標。”
（完）
文章來源：嘿嘿能源heypower
展開 一文了解核裂變反應堆材料（轉自材易通）
已經大量建造的核反應堆使用的是裂變核燃料U235和Pu239，很少使用U233。由于至今還未有建成使用聚變核燃料的反應堆，因此通常說到核燃料時指的是裂變核燃料。
包殼材料
包殼材料是反應堆安全的第一道屏障，它包容裂變產物，阻止裂變產物外泄，是燃料和冷卻劑之間的隔離屏障，避免燃料與冷卻劑發生反應，其具有最低可能的熱中子吸收截面。按生產和使用的成熟程度排序，可選用的包殼材料僅限于Al、Mg、Zr和Be等。
包殼材料工作是在高溫高壓環境中，暴露于快中子輻照場下，服役期間需承受不斷增加的應力，應力一方面來自外部冷卻劑的壓力及熱應力，另一方面來自內部的燃料腫脹、裂變氣體釋放造成的內應力和芯塊與包殼相互作用產生的機械應力等。
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Al合金
一般含有較多的Cu，少量Fe、Si、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti、Ni等元素，有1100、X8001（MX8001）和6061等三種型號。受到中子輻照時，易硬化。
展開 
復合材料助力核反應堆實現1億攝氏度高溫
英國公司Rockwood Composites 6月8日宣布，成功采用復合材料為英國私人聚變能源公司Tokamak Energy最新的核反應堆ST40組裝了核心部件。
該核心部件由環形場線圈的24個內部單元組成，每個單元都由“玻璃纖維預浸料/Kapton聚酰亞胺薄膜/玻璃纖維預浸料”層結構來進行絕緣。硅增強固化系統被用來控制固化過程的位置和壓力。這樣做能夠使空氣和樹脂逐漸從Kapton聚酰亞胺薄膜層下方被擠壓出來，從而確保Kapton能夠緊密的粘接在環向場線圈上形成均一連續的絕緣層。
粘接線厚度需要精確控制。一層干的玻璃纖維織物被用來對粘接線厚度和分散的粘接系統進行控制，粘接厚度為0.1mm。
Rockwood公司將這一絕緣措施同時應用在了ST40諸多磁場中的螺線管線圈上。同樣，玻璃纖維預浸料和Kapton聚酰亞胺薄膜以螺旋重疊的方式在線圈纏繞過程中被應用在了線圈之間。最終，整個螺線管被玻璃纖維預浸料所包裹。
Rockwood公司還為ST40反應堆提供低溫懸浮系統，該系統由大量的定制碳纖維帶組成。這項技術同樣在全球規模最大、影響最深遠的“國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃”中得到了使用，該項目共涉及了來自35個國家的工程師和科學家。
Rockwood公司的運營主管Mark Crouchen表示：“核聚變裝置創造了一個比太陽系內任何區域都要嚴酷的極端溫度環境。復合材料的性能能夠幫助設備實現比太陽核心溫度更高的極端高溫條件?！?ST40項目經理Graham Dunbar補充道：“我們在強磁場核心部件的制造過程中遇到了真正的困難，而Rockwood公司的出色工程師團隊采用復合材料幫助我們尋找到了最佳的解決方案?！?ST40的成功設計向世人展示了在結構緊湊、高性價比的設備中也能夠獲得1億攝氏度的聚變溫度。
展開 碳纖維及玻璃纖維復合材料助力核反應堆實現1億攝氏度高溫
英國公司Rockwood Composites 前不久宣布，成功采用復合材料為英國私人聚變能源公司Tokamak Energy最新的核反應堆ST40組裝了核心部件。
該核心部件由環形場線圈的24個內部單元組成，每個單元都由“玻璃纖維預浸料/Kapton聚酰亞胺薄膜/玻璃纖維預浸料”層結構來進行絕緣。
硅增強固化系統被用來控制固化過程的位置和壓力。這樣做能夠使空氣和樹脂逐漸從Kapton聚酰亞胺薄膜層下方被擠壓出來，從而確保Kapton能夠緊密的粘接在環向場線圈上形成均一連續的絕緣層。
粘接線厚度需要精確控制。一層干的玻璃纖維織物被用來對粘接線厚度和分散的粘接系統進行控制，粘接厚度為0.1mm。
Rockwood公司將這一絕緣措施同時應用在了ST40諸多磁場中的螺線管線圈上。同樣，玻璃纖維預浸料和Kapton聚酰亞胺薄膜以螺旋重疊的方式在線圈纏繞過程中被應用在了線圈之間。最終，整個螺線管被玻璃纖維預浸料所包裹。
Rockwood公司還為ST40反應堆提供低溫懸浮系統，該系統由大量的定制碳纖維帶組成。這項技術同樣在全球規模最大、影響最深遠的“國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃”中得到了使用，該項目共涉及了來自35個國家的工程師和科學家。
Rockwood公司的運營主管Mark Crouchen表示：“核聚變裝置創造了一個比太陽系內任何區域都要嚴酷的極端溫度環境。復合材料的性能可以幫助設備實現比太陽核心溫度更高的極端高溫條件?！? ST40的成功設計向世人展示了在結構緊湊、高性價比的設備中也能夠獲得1億攝氏度的聚變溫度。
展開 金屬頂刊《Acta Materialia》原位觀察泡沫金屬氣泡的形核和生長過程?。?em>材料學網）
來源：材料學網
摘 要
泡沫金屬的萌生和生長是一個復雜的動態過程，本質上具有三維和時間依賴性。斷層掃描-或時間分辨斷層掃描-允許我們跟蹤氣體氣泡的成核和生長AlSi8Mg4合金實時發泡。單個氣泡的位置、大小和形狀以1秒的步長確定，空間分辨率為幾米。同時，由Al-Mg相和TiH2粒子，在一系列的3D圖像中被識別。自動定量圖像分析泡沫和產生的階段包括他們的空間相關性允許我們發泡過程分解成兩個不同的步驟，第一個同質由吸附氣體和第一個融化顯微結構的組件和第二個歸因于合金的熔化和隨后的泡沫增長由氫釋放TiH2粒子。研究結果證實了通過調整Al-Mg成分粉的性能，可以改善標準AlSi8Mg4泡沫塑料的性能，對泡沫鋁的后期結構有重要影響。
關鍵詞
泡沫鋁，氣泡形核和生長，多孔材料
泡沫鋁是一種受自然啟發的多孔材料，由分散在固體金屬基質中的氣相組成，由于其獨特的性能，
近100年來一直是研究的主題。其目標是將其應用于輕型建筑等領域。
盡管進行了深入的研究，但一些機理，如氣體成核、膜穩定性、排水和粗化還沒有完全理解。
由于高制造成本和優化結構和性能再現性的需要，還沒有實現商業突破，這使得金屬泡沫成為特殊應用的利基產品。
展開 【4月20-22日 北京】“ABAQUS材料校核、接觸非線性和優化”邀請函
一、課程背景：
Abaqus是一套功能強大的基于有限元方法的工程模擬軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到極富挑戰性的非線性模擬等各種問題。作為一種通用的模擬工具，Abaqus優秀的分析能力和模擬復雜系統的可靠性，使得Abaqus在汽車、電子、醫療和家電等行業被廣泛應用，并在大量高科技產品研發中發揮著巨大的作用，Abaqus也被認為是力學分析最強的通用有限元軟件。
本此課程將以“形散神不散”的思路，詳細講解Abaqus中的材料校核、參數化定義、Isight擬合材料參數、并結合Tosca作結構優化設計。特別對Abaqus的結構非線性部分，幾何非線性、邊界非線性和材料非線性等講解經驗豐富的收斂調試方法。詳情請參見“內容大綱”。
二、增值服務：
贈送定制U盤一個；
同一單位2人報名享受9折優惠；同一單位3人以上（含）報名享受8.5折優惠；
課程結束后可領取該課程課件、配套CAE模型及10套相關學習資料；
參訓學員或企業針對課程相關問題在課程結束后也可以得到老師的解答與指導（郵件、微信、電話），作為培訓講授的補充。
三、授課專家：
該課程講師，具有10年的工程仿真分析經驗，熟練掌握Abaqus、ANSYS、Dynaform和ANSA等軟件，出版Abaqus和ANSYS專著4部，上海交通大學博士，達索SIMULIA技術支持專家認證，SIMWe論壇版主，CAEMC-國際注冊CAE工程管理咨詢工程師。具有豐富的汽車、電子和家電行業項目經驗。
四、時間地點：
2019年4月20-22日 北京
(第一天報到，授課2天)
五、課程大綱：
六、培訓費用：
標準費用：3300元/人，食宿可統一安排，費用自理。
展開 【工程材料】一看全懂！機械工程師必知的24種常用金屬材料及其特性
5、35——各種標準件、緊固件的常用材料
主要特征: 強度適當，塑性較好，冷塑性高，焊接性尚可。冷態下可局部鐓粗和拉絲。淬透性低，正火或調質后使用應用舉例: 適于制造小截面零件，可承受較大載荷的零件：如曲軸、杠桿、連桿、鉤環等，各種標準件、緊固件。
6、65Mn——常用的彈簧鋼
應用舉例:小尺寸各種扁、圓彈簧、座墊彈簧、彈簧發條，也可制做彈簧環、氣門簧、離合器簧 片、剎車彈簧、冷卷螺旋彈簧，卡簧等。
7、0Cr18Ni9——最常用的不銹鋼（美國鋼號304，日本鋼號SUS304）
特性和應用: 作為不銹耐熱鋼使用最廣泛，如食品用設備，一般化工設備，原子能工業用設備。
8、Cr12——常用的冷作模具鋼（美國鋼號D3，日本鋼號SKD1)
特性和應用: Cr12鋼是一種應用廣泛的冷作模具鋼，屬高碳高鉻類型的萊氏體鋼。該鋼具有較好的淬透性和良好的耐磨性；由于Cr12鋼碳含量高達2.3%，所以沖擊韌度較差、易脆裂，而且容易形成不均勻的共晶碳化物；Cr12鋼由于具有良好的耐磨性，多用于制造受沖擊負荷較小的要求高耐磨的冷沖模、沖頭、下料模、冷鐓模、冷擠壓模的沖頭和凹模、鉆套、量規、拉絲模、壓印模、搓絲板、拉深模以及粉末冶金用冷壓模等。
9、DC53——常用的日本進口冷作模具鋼
特性和應用: 高強韌性冷作模具鋼，日本大同特殊鋼（株）廠家鋼號。高溫回火后具有高硬度、高韌性，線切割性良好。
展開 材料創新從20年縮短到2年？材料基因組工程揭秘
當前，在中國，降低核心關鍵材料的對外依存度的緊迫性正越來越凸顯。
中國材料科學界在1999 年6 月召開主題為"發現和優化新材料的集成組合方法"的第118 次香山科學會議，尋找加速發現新材料的有效途徑。2011 年12 月，中國科學院和中國工程院主辦主題為"材料科學系統工程"的第S14 次香山科學會議，研究中國應對MGI 的策略，并在隨后3 年中，多次組織以材料基因組計劃為主題的研討會、報告會，使得中國材料界對材料基因組技術的認識不斷深入，形成基本共識。2014 年，中國科學院和中國工程院分別向國務院提交咨詢報告，建議盡快啟動實施中國材料基因組計劃。
2016年8月8日，國務院印發《“十三五”國家科技創新規劃》，面向2030年的15個重大科技項目就包括“重點新材料研發及應用：重點研制碳纖維及其復合材料、高溫合金、先進半導體材料、新型顯示及其材料、高端裝備用特種合金、稀土新材料、軍用新材料等，突破制備、評價、應用等核心關鍵技術”。提出發展變革性的材料研發與綠色制造新技術，“重點是材料基因工程關鍵技術與支撐平臺”。
2017年4月，中國科技部發布《“十三五”材料領域科技創新專項規劃》，從四個層面部署了材料領域發展目標：
發揮材料的基礎性和支撐性特征，大力推進量大面廣的傳統（基礎）材料技術提升，滿足國家建設需求、實現節能減排；
發揮材料的先導性特征，重點發展戰略性電子材料、先進結構材料、新型功能與智能材料，滿足戰略性新興產業的發展需求；
發展前瞻性材料技術，突破納米材料技術、材料基因工程技術，形成新的技術和經濟增長點；
加強材料基地與人才隊伍建設，增強材料領域的持續創新能力。
2018年7月，來自云南省科技廳的消息稱，稀貴金屬材料基因工程已正式在云南省啟動實施。
展開 ABAQUS-復合材料工程應用案例大合集-快速提高abaqus工程應用技能
ABAQUS-復合材料工程應用案例大合集-快速提高abaqus工程應用技能
【兩刊動態】《材料工程》《航空材料學報》繼續入編北大《中文核心期刊要目總覽》
編輯部兩本期刊《材料工程》《航空材料學報》繼續入編《中文核心期刊要目總覽》2020年版（即第9版）一般工業技術類和金屬學與金屬工藝類核心期刊。衷心感謝各位關注以及幫助兩刊的科研工作者們，也請繼續支持兩刊的工作更上一層樓！
《材料工程》創刊65周年征文
在中國科學技術信息研究所最新發布的引證數據顯示，《材料工程》在材料綜合類期刊中綜合評價名列第2。
歡迎您為《材料工程》創刊65周年?？陡?！
工程化的復合材料疲勞仿真方法
金屬的疲勞壽命研究已經較為成熟了，有大量的數據庫和工程預測手段。并且很多的工藝和檢測手段可以有效對結構疲勞進行管控，并誕生了“結構健康監測”這樣一個方向。像體檢那樣，通過CT、超聲波等技術，定期對結構內部的裂紋進行排查。
一代材料，一代裝備，現在已經進入了復合材料的時代。復合材料層合板是一層一層貼在一起的，并且樹脂和纖維之間不可避免的存在孔隙，這簡直是裂紋產生的溫床。
由于復合材料這種特點，其疲勞問題更為復雜，試驗結果的分散性也更高，更遑論仿真手段了。
但是仿真仍然重要，它可以表征趨勢，反映變化。另外很多結構，由于工況的特殊性以及自身結構復雜性，疲勞試驗是很難開展的，即便能搞也需要極高的成本。
工程化的復合材料疲勞仿真方法
航空航天的科研院所專業是分的很細的，搞強度和結構設計可以是兩個部門，強度下面可以分出靜強度、動強度、振動、疲勞等等一堆科室，每個科室還有一堆人。
我是一直搞航空的，導致我以前總是認為其他行業也是如此。后來外面接觸多了才知道，很多行業和公司，是養不起專門的結構強度部門的。往往結構強度方向就是一個人，這個人他要會做結構設計，做各種仿真分析，還要懂試驗。哪天感覺來了，還要去陪客戶。
這種情況下，是很難面面俱到的。尤其疲勞的仿真還需要編寫自定義本構程序，如果研究生階段不是研究這個的，一時是難以搞出來的。
前段時間我審了一篇做疲勞的論文。整個論文兩個工作，一個試驗、一個仿真。試驗也沒有做具體結構的疲勞試驗，而是基礎材料的疲勞試驗。仿真竟然一段話帶過，說使用了專門的疲勞分析軟件，然后就直接給結果。
還是那句話，糊里糊涂用軟件，糊里糊涂看結果，這種工作沒有意義。
我們本期就以復合材料層合板接頭的疲勞為例，基于ABAQUS UMAT，給出工程化的疲勞仿真方法。之所以是工程化，一是做了簡化，二是便于實現。
展開 復合材料工程應用
復合材料的發展無疑是迅速的，不同行業，各個企業以及無數研究院工程師，都在這一領域不斷研究，尋求技術突破。本期，斯姆勒就從幾個近期發生的事件來展示復合材料的獨特魅力！
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前途K50--以鋁為骨以碳為膚的精靈 @沒車不行的（新浪新聞）
在碳纖維的使用方面，前途汽車開創性地探索碳纖維批量生產工藝，開發出全新的高溫快速固化預浸料模壓工藝，在降低了碳纖維生產成本的同時實現高度自動化生產。
