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低能中子探测的GEANT4模拟研究

吴冲 , 张强 , 孙志嘉 , 唐彬 , 周健荣 , 许虹 , 杨桂安 , 王艳凤 , 王拓 , 杨振

研究了GEANT4蒙特卡罗模拟程序在低能中子核反应中应用的可行性,新版的GEANT（4.9.4版本）升级了老版本在模拟6Li（n,α）3H核反应道的不足,并且加入了最新截面数据库。对多个核反应道进行了研究,模拟结果显示核反应截面、次级粒子能量和反应的分支比等是正确的;比较了掺6Li材料热中子探测效率的实验结果与MCNP和GEANT4模拟结果,它们基本一致。研究表明,利用GEANT4研究6Li（n,α）3H是可行的,这为进一步研究闪烁体中子探测器的位置分辨率模拟提供了有力支持。

关键词: 核反应 , 探测器 , 中子探测 , 闪烁体

涂硼GEM中子束流监测器物理过程的蒙特卡罗模拟

王拓 , 周健荣 , 孙志嘉 , 吴冲 , 王艳凤 , 杨桂安 , 陈元柏

原子核物理评论 doi:10.11804/NuclPhysRev.31.01.069

基于硼转换的GEM (Gas Electron Multiplier)探测器性能突出，计数率高达10 MHz以上，耐辐射，信号读出方式简单、灵活，位置与时间分辨率高，是下一代中子束流监测器极具优势的候选者。这种新型中子束流监测器主要由硼中子转换层、气体电离粒子放大的GEM以及二维读出电极组成。通过Geant4程序包对探测器物理过程进行蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟，主要研究了硼中子转换层转换效率与厚度及中子波长的关系、出射粒子的能谱、不同气体比分不同气体厚度中的能量沉积、以及γ的能量沉积，计算比较了不同厚度GEM膜对快中子产生的影响。模拟结果表明，出射粒子在漂移区的能量沉积几乎与气体比分无关，硼层厚度取0.1μm以下，漂移区厚度6 mm时，可以确保出射粒子在漂移区能量完全沉积，同时具有最佳n/γ区分能力。

关键词: 中子束流监测器 , GEM , 硼转换 , Geant4

基于Micromegas探测技术的中子CT可行性研究

周健荣 , 张毅 , 王珊珊 , 胡碧涛

原子核物理评论

在培育新品种过程中能够实时掌握了解土壤中植物根系的形态以及其生长情况将为植物学家提供很多不可或缺的信息.对基于micromegas探测技术的中子CT在这一新应用的试验环境进行了仿真模拟,通过三维图像重建后,得到了令人满意的预期结果.首先通过Geant4和Garfield模拟计算利用聚乙烯薄膜作为中子转换层的micromegas中子探测器,得到了非常理想的位置分辨,说明基于micromegas探测技术建立中子CT照相系统的可行性.然后利用MCNP仿真模拟14 MeV中子CT的实验环境,最后由Mat-lab程序进行图像重建.

关键词: micromegas探测器 , 中子CT , 图像重建 , 根系显影

超高周疲劳的研究进展

关昕 , 孟延军

钢铁研究

论述了超高周疲劳研究的背景及意义,总结了近年来超高周疲劳的研究成果包括超高周疲劳的典型特征如S-N曲线、裂纹起源、起裂机理、影响超高周疲劳行为的因素等,介绍了超高周疲劳的常用实验手段,提出了今后超高周疲劳研究的课题.

关键词: 超高周疲劳 , S-N曲线 , 疲劳裂纹萌生 , 超声疲劳实验

TC17合金低周疲劳性能与低周疲劳断口形貌

张翥 , 惠松骁 , 路纲

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2002.z1.079

研究了不同温度下TC17合金低周疲劳性能和断口形貌,确定了不同温度下合金低周疲劳曲线的数学表达式,分析了合金棒材低周疲劳断口形貌特征.

关键词: 低周疲劳 , 断口形貌 , TC17钛合金

高周疲劳和低周疲劳统一的能量表征方法研究

许超 , 张国栋 , 苏彬

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2007.08.016

对高周疲劳和低周疲劳寿命预测模型进行了研究,提出了一种能够将高周疲劳和低周疲劳统一表征的能量形式参量.用统一的能量形式表征参量对高温合金GH141的760℃高周疲劳和低周疲劳数据进行处理,得到理想的能量-寿命方程.用1Cr11Ni2W2MoV钢500℃和粉末盘材料FGH95的600℃高温低周疲劳和高周疲劳数据对统一表征方法进行验证,验证结果表明,用能量形式的表征参量能够得到理想的能量-寿命方程.

关键词: 高周疲劳 , 低周疲劳 , 寿命预测 , 能量表征 , 高温合金

超高周疲劳寿命预测方法探讨

宋亚南 , 徐滨士 , 王海斗 , 张玉波 , 邢志国

稀有金属

分析了金属材料超高周疲劳断口形貌特征,介绍了基于Paris公式的裂纹扩展寿命预测模型和基于位错理论的疲劳裂纹萌生寿命预测模型,并结合前期有关金属材料超高周疲劳行为的试验数据,对2种预测模型的误差进行分析.结果表明,基于位错理论的寿命预测模型较为准确;而基于Paris公式的裂纹扩展寿命预测模型,其预测精度随着疲劳寿命的增加而降低,即材料组织缺陷萌生成为疲劳裂纹阶段占据疲劳寿命的绝大部分.在此基础上,提出了超高周疲劳寿命预测的研究方向:疲劳裂纹的萌生机制,特别是裂纹源表面萌生和内部萌生的竞争性机制;建立大样本数据,结合统计学方法,以工程构件的服役安全性和可靠性为基础,精确评价超高周疲劳寿命.

关键词: 超高周疲劳 , 寿命预测 , 断口形貌 , 预测误差

γ-TiAl合金的高周疲劳行为

崔玉友 , 杨锐

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2002.z1.156

研究了铸造Ti-46.5Al-5Nb(原子分数,%)合金的高周疲劳行为.结果表明:Ti-46.5Al-5Nb合金具有较好的室温高周疲劳性能,其疲劳极限σ-1=510 MPa,与合金的断裂强度σb的比值为1.1.试样的形状对Ti-46.5Al-5Nb合金的室温拉伸强度影响较大,由此可以解释合金的疲劳强度与断裂强度的比值大于1.同时,用扫描电镜对合金的高周疲劳断口进行了观察.

关键词: Ti-46.5Al-5Nb合金 , 高周疲劳 , 疲劳强度

缺口对TC21合金高周和低周疲劳的影响

虞忠良 , 赵永庆 , 周廉 , 孙军 , 曲恒磊

稀有金属材料与工程

研究了缺口对TC21合金在不同温度高周和低周疲劳强度的影响.疲劳试样为光滑和V型缺口(Kt=3)2种试样,疲劳载荷为应力控制,循环应力比为0.1,高周疲劳实验温度为315 ℃,低周疲劳实验温度为室温及400℃.结果表明,在循环应力较低,缺口根部未塑性变形时,缺口使疲劳强度明显降低.循环应力升高使缺口根部产生塑性变形时,缺口对疲劳强度影响降低,当循环应力升高使光滑试样失稳时,缺口试样的疲劳强度高于光滑试样的疲劳强度.断口的SEM分析表明,缺口试样的疲劳裂纹在缺口根部萌生,即使高周疲劳裂纹源也是多个.

关键词: TC21合金 , 缺口 , 高周疲劳 , 低周疲劳

304不锈钢的超高周疲劳性能

张真源 , 王弘

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2008.01.023

采用超声疲劳试验技术对304不锈钢超高周疲劳性能进行了研究,并用扫描电镜对疲劳断口进行了分析.结果表明:304不锈钢在105～1010周次范围内的S-N曲线呈阶梯型下降趋势;在106～108周次出现平台,平台对应应力幅约为200 MPa;在平台应力以下,108周次以上超高周范围304不锈钢仍然发生疲劳断裂,不存在传统意义的疲劳强度;高周和超高周断裂试样的裂纹主要从试样表面萌生.

关键词: 超高周疲劳 , S-N曲线 , 304不锈钢

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