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关键词： 职业教育   智能+OBE   工程力学   教学改革   人才培养  

摘要： 在人工智能时代背景下，智能+OBE与现代职业教育在教育理念、教学模式和国际化发展等方面存在紧密联系。OBE教育理念强调学生的能力发展，将智能技术融入OBE教学，可以实现实时监测教学活动、丰富课堂互动方式、教学效果实时反馈与学习资源个性推荐。本文以《工程力学》课程为例，分析智能+OBE理念下专业基础课程目标、过程、评价与反馈等的改革方法，并重点分析了职业院校实现智能+OBE理念教学的实施要点，为后续智能+OBE人才培养模式的实施奠定基础。

关键词： 应力   翘曲度   减薄   酸洗   应力碎片  

摘要： 功率半导体器件是电子电力设备以及新能源汽车中电能转换与电路控制的核心,在传统行业中主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换(变频、变压、变流和功率管理)等,而且随着新能源汽车越来越普及,功率半导体器件的市场需求正迎来一波春天。功率器件的种类较多,但是目前市场主要为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、SJ(Super Junction)、SBD(Schottky Barrier Diode)、FRD(Fast Recovery diode)、LVMOS等器件。覆盖应用电压从5伏到5000伏不等、覆盖领域从低端消费领域到高端可靠性车业领域。功率半导体器件结构相对逻辑芯片简单,但是生产工艺难度较高,对单步工艺提出很高的要求,通常需要做到设备及工艺的极限能力,并且出芯良率也要求较高,要求达到99.5%以上。本文主要针对半导体功率器件制造过程中的区别于IC器件制造的特色背面工艺,从减薄厚度、芯片应力、翘曲度、应力释放等方面入手,探讨功率器件制造中相关技术问题。 国内外针对背面工艺开展了大量的工作,大部分集中在工程试验的研究,尚未形成成熟理论体系,对于成熟生产线制造过程中面临的问题还没有全面深入地探讨。对于背面工序过程中产生的应力现象,以及制造工艺如何解决应力问题,较少有深入研究的报道。基于此,本文开展主要工作如下: 1.展示功率芯片制造过程因内应力造成晶圆不平整问题,分析功率半导体器件从晶圆衬底制作到芯片封装的整个过程中应力产生的原因,例如功率芯片沟槽设计差异带来的应力影响,薄膜膜层厚度及类型的选择,背面减薄衬底造成晶圆翘曲。并结合实际晶圆从前道工序流片到后道工序,晶圆的内应力大小的变化,说明了研究应力问题在半导体制造过程中具有特殊意义。 2.分析应力效应成因,结合实际生产数据,给出生长膜层、温度变化、蚀刻、背面减薄损伤层、封装等均会导致晶圆应力变化的依据,然后选用合作单位的实际产品,突出研究了背面工序段制造工艺对晶圆内应力的影响,细化了从贴膜到背面金属每一个细分工序对应力的具体影响,为背面工序工艺能力提升提供了数据支撑。 3.晶圆背面流片过程中,应力造成主要问题是晶圆翘曲、晶圆应力碎片、晶圆封装过程芯片碎裂等问题。通过前述对应力的分析,判定主要改善工序是减薄工序和酸洗工序,减薄工序设计了减少损伤层分组验证,从减薄砂轮型号、精磨阶段研磨量、减薄主轴转速、研磨时晶圆转速4个方面,得出了砂轮型号和精磨研磨量是主要影响因素;酸洗工序也设计了酸洗损伤层试验,发现研磨损伤层应力可以通过与之对应的酸洗量来消除。在此基础之上,提出了减薄砂轮使用#2000,搭配酸洗5μm的改善方案,最终改善薄片晶圆翘曲度19%、改善晶圆应力碎片25%、改善芯片碎裂100%。 4.展望背面工序段未来可发展方向,例如新发展的Taiko减薄、临时键合工艺、SiC减薄,结合现有设备和产品,列举了目前新工艺遇到的部分问题,例如通过优化粗磨磨轮变更解决Taiko减薄ring环碎裂问题,通过增加临时键合真空值解决晶圆正面残胶问题,为后续继续减薄工艺至30μm做出了铺垫。

关键词： 南天山   塔里木   乌恰构造带   堆垛构造   运动学   变形机制   应力   圈闭有效性  

摘要： 构造变形中“堆垛构造”是对逆冲岩片垂向叠置的形态描述，缺少明确的运动学含义和地质意义。南天山西段乌恰构造带堆垛构造中二叠系—石炭系获得勘探突破，表明堆垛构造为良好的勘探目标。但受限于地震资料分辨率的影响，其内部应力状态、圈闭有效性等无法判断。本文结合地震、钻井和测井资料，通过数值模拟的手段，来表征乌恰构造带堆垛构造发育过程、变形机制和应力状态，为此类构造的油气勘探开发提供理论依据。研究获得以下认识：1）过乌恰背斜剖面构造缩短率为42.7%，不考虑剥蚀作用情况下，山根最大隆升幅度达125%，先存构造对堆垛构造形成起主要控制作用。2）颗粒流PFC2D 5.0数值模拟技术分析乌恰构造附近堆垛构造处变形机制，最开始为简单剪切；之后垂向上变形机制分化，上部为纯剪切和亚简单剪切，下部为简单剪切；然后，又转变为以简单剪切作用为主导；最后主要受控于刚性旋转作用。3）Abaqus有限元模拟发现存在先存构造的情况下，堆垛构造下部第二排背斜应力作用较强，油气圈闭易被断裂破坏。乌恰背斜石炭系裂缝由下至上分别受到纯剪切、垂向拉伸、简单剪切作用，表明其复杂的变形过程。

关键词： 种植义齿   上颌窦提升术   三维有限元   应力  

摘要： 目的：研究不同骨质条件对上颌窦底提升术后的种植义齿修复的影响，分析种植体及周围骨组织，骨替代材料所受应力的变化，为临床治疗提供生物力学参考依据。方法：建立上颌骨剩余骨高度为（11 mm、9 mm、7 mm、5 mm、3 mm）的简化三维模型。此模型中模拟植入一枚4.0×10 mm的标准种植体，上颌窦内提升高度为（2 mm、4 mm、6 mm、8 mm）。同时，设定骨质类型为Ⅱ类、Ⅲ类及Ⅳ类，并以无需提升高度的上颌窦种植义齿模型作为参照。通过牙冠咬合面施加150 N垂直、功能尖斜面实施45°、50 N斜向加载，采用三维有限元技术，对各个模型组进行应力评估。结果：在相同的加载条件下，各骨质模型组中，皮质骨所承受的应力尤为显著。皮质骨的应力水平与上颌窦的提升幅度密切相关，其应力分布趋势总体上呈现出先降低后升高的波浪样改变，6 mm模型组应力值相对最小。骨替代材料、松质骨、基台、中央螺丝应力值和种植体位移大体呈下降趋势，垂直向加载下产生的应力远小于斜向45°加载下产生的应力。结论：上颌骨质与骨组织应力值相关。借助上颌窦提升术及骨替代材料的植入，能够显著增加上颌后牙区的骨量，从而减轻种植体与骨接触面的应力。植骨高度达到6 mm时，种植体与骨界面的应力水平降至最低。垂直载荷对于种植修复体的稳固性及周围骨组织的应力分布有益。

关键词： 新工科   工程力学   模块化教学   静力学   材料力学   生物力学   环境力学  

摘要： 在新工科背景下，高校工程力学课程面临着教学方法改革的需求。深入探讨模块化教学策略在工程力学课程中的应用及其实施效果。通过定量分析和反思，发现模块化教学显著提升了学生的学习成效和教师的教学水平，同时揭示了课程模块设置的合理性与实用性。针对实施过程中出现的问题，提出了相应的改进措施，以期进一步优化教学策略，为工程力学课程的教学改革提供有益参考。

关键词： 应力分析   化工管道   柔性设计   补偿器   预应力   支吊架  

摘要： 从应力分析角度对化工管道进行柔性设计，是目前增强管道性能、消除应力所致不良影响的重要途径。本文立足应力危害性与应力校核要求明确实践方法，设计人员具体可从调节管道走向、优化支吊架位置、合理施加预应力、优选补偿器类型四个方面，优化柔性设计效果，保证化工管道经过柔性设计后，能在化工生产项目中体现出实用价值，同时也能抑制管道变形及破裂风险，为化工企业壮大发展及产能水平的有效提高创造有利条件，维护均衡效益。

关键词： 干热岩地热井   热流固耦合   套管-水泥环胶结面   应力场   理论解  

摘要： 干热岩是一种新型清洁能源，对其开发利用，能够有效减少碳排放和缓解化石能源短缺问题。在所有井筒系统结构中，套管-水泥环胶结面是较为薄弱的结构，在热流固耦合作用下，套管-水泥环胶结面破裂机理尚不清楚。本文考虑套地层孔隙水压力、套管内注入水与地层之间温差所引起的热载荷、孔隙流体的热渗效应（T-O），建立干热岩地热井套管-胶结面-水泥环-地层组合体热流固耦合模型。通过拉普拉斯变换和逆变换，对模型进行求解，并与已公开发表的温度场数据和径向应力场数据进行比对验证。以青海共和盆地恰卜恰地区干热岩井为工程背景，得到了井筒系统内各界面随时间发展的温度曲线和径向应力曲线，发现套管-水泥环胶结面处的温度在2.3 d左右降低到套管内壁温度，而径向应力开始有短暂的降低后增加，径向应力最小值为6.31 MPa。进一步分析胶结面的热流固耦合参数对干热岩地热井套管-胶结面界面径向应力的影响规律，结果表明：当胶结面的弹性模量、泊松比、T-O系数与水泥环的相应属性相近时，或者较低的地层温度和较小的胶结面孔隙率，均能减小套管-胶结面界面处的径向应力，因而更有利于套管-胶结面-水泥环-地层组合体的完整性。该结论对干热岩地热井保护井筒的完整性具有重要的指导意义。

关键词： 沥青混凝土心墙   填筑高度   位移   应力   数值模拟  

摘要： 为了研究沥青混凝土心墙坝参数变化下坝体的受力响应，本文依托某水利枢纽工程，采用数值模拟计算的方法，分析了不同水位下坝体和心墙的位移和应力特征。研究表明，随着水位的增大，坝体顺河向下游面位移和竖向位移逐渐增大，水库从死水位上升至正常蓄水位时，坝体所受最大应力数值逐渐减小，从正常蓄水位上升至校核洪水位时，坝体所受最大应力数值逐渐增大；当水位增大时，心墙横河向右岸和左岸位移，以及心墙所受应力均逐渐增大，而竖向位移逐渐减小。研究结果为大坝运行提供参考。

关键词： 高压缸   应力场   数值工况   Lightgbm算法   应力预警   三维可视化  

摘要： 高压缸的运行状态直接影响汽轮机系统的安全及效率。高压缸应力场分布情况是反映运行状态的重要参数,实时计算并监测高压缸应力分布状态并据此进行应力预警是当前研究的重要方向。然而,高压缸结构及运行过程的高度复杂性使得声学、光学等应力场测量方法的测量精度较低,而CFD仿真虽然精度高但运算周期长,无法实现实时监测。因此,本文针对以上问题,以660MW超超临界机组高压缸为研究对象,利用数值仿真数据和现场运行数据构建应力场软测量方法,进一步结合DCS系统输入参数建立应力预警策略,开发高压缸应力场三维可视化及异常预警系统。主要内容如下: 首先,根据660MW超超临界机组高压缸结构资料建立了几何模型,对几何模型进行网格划分并对应力变化频繁、剧烈处进行了加密处理;基于高压缸的物理学特性,在设定边界条件时充分考虑了各工况下不同载荷传递的物理机理,利用热弹性模型、应力张量变换、热-力耦合对称性、辐射传热模型分别描述湍流流动、局部载荷扰动随距离衰减特征、应力梯度限制、辐射传热等各个过程;对高压缸进行计算流体动力学数值分析,获得了典型工况的高压缸应力场数值模拟数据集。 其次,基于轻度提升算法(Lightgbm)框架构建了应力场软测量方法。利用最小-最大归一化方法对数据集进行了重构和归一化处理;开展了Lightgbm算法框架内嵌模型研究,建立了基于Lightgbm算法的高压缸应力场实时预测模型,测试结果表明:模型误差小于10%,符合现场运行所需精度。 在此基础上,以确定不同工况下的高压缸应力阈值为目标,将负荷、主蒸汽温度、主蒸汽压力、主蒸汽流量、一次再热蒸汽温度、二次再热蒸汽温度作为约束条件,采用结合k-means++的孤立森林算法,确立了不同工况下的高压缸应力预警策略。通过对数值模拟数据的实验结果证明,结合k-means++的孤立森林算法应力预警模型能有效实现对高压缸运行过程中不同工况、不同部位的应力值进行预警,可为高压缸的安全运行和维护提供有效的保障和依据。 最后,开发了Lightgbm应力场预测及异常预警三维可视化系统。系统分为用户登录、数据管理、应力场分布预测和应力预警四个模块,实现了对数据的管理、预测、预警、展示等功能的一体化展示,可直观精确呈现高压缸应力场三维分布状态及预警结果。

关键词： 深基坑   富水砂层   应力   变形   风险  

摘要： 在富水砂层条件下开挖基坑，容易打破邻近建筑物原有的受力平衡，引起应力重分布，从而产生相应内力和变形，甚至造成建筑物开裂、地面塌陷等后果。针对这一问题，结合南通市城市轨道交通1号线1期工程环西文化广场站基坑项目，通过深入分析该项目所处地质条件，及对周边建(构)筑物的影响，归纳总结该富水基坑的自身风险源、环境风险源，如地下管线、高压电力管线、上下水管道等，提出相关处理措施和应对策略。