基于温变形的超细晶中碳钢制备工艺

将相变与形变有效结合,开发了中碳钢在马氏体相变状态下的温变形超细晶制备工艺.试验结果表明:淬火态中碳钢快速加热到500～600℃,回火适当时间使其仍保持一定程度的过饱和度,然后快速温变形,通过孪生、位错分解和再结晶等方式实现位错在滑移面上运动形成位错林或位错交滑移,使过饱和铁素体组织快速细化,其晶粒平均尺寸小于1μm;在结构畸变能与形变储能作用下通过应变诱导使碳化物以弥散状的形式在晶界和亚晶界处析出,得到均匀的形变马氏体组织;形变后可通过退火工艺控制碳化物颗粒的析出量、大小及分布,使材料具有最佳的组织结构,即细小铁素体 弥散碳化物,以满足材料综合性能的要求.     

AZ31镁合金的晶体模型及单轴拉伸仿真

本文对于AZ31镁合金的变形的数值仿真模拟,采用Abaqus有限元软件进行。将就所建立的模型,编写UMAT用户子材料程序,并将其导入Abaqus,施于建立的三维镁合金模型,进行有限元模拟,所以这里只考虑基面滑移、柱面滑移和拉伸孪晶的启动。分别对原胞的a轴和c轴分别进行拉伸,得出不同的应力应变曲线,从而讨论各向异对材料力学性能的影响。     

SG材料与土体材料联合筑坝仿真

近年来，CSG材料逐渐用于水利工程中，通过对CSG材料和土体材料组成复合坝的计算，给出了按荷载增量法计算复合坝体的有限元算法，根据多轴强度理论和可靠度理论定义了土体剪切破坏或拉伸破坏以及CSG材料强度破坏的安全系数，提出利用剪应变脊线判断土体材料的最大滑移面位置，进而求出抗滑稳定安全系数，利用CSG材料做成梯形断面，构成复合坝体的一部分，拉应力小，在施工和运行过程中应力分布变化不大，特别是在运行过程中坝体绝大部分处于三向受压状态，对于发挥脆性材料的抗压性能非常有利，同时也说明利用CSG材料和土体材料联合筑坝完全可行，复合坝型设计合理，材料运用科学，有广阔的发展前景。     

CSG材料与土体材料联合筑坝仿真研究

近年来，CSG材料逐渐用于水利工程中，通过对CSG材料和土体材料组成复合坝的计算，给出了按荷载增量法计算复合坝体的有限元算法，根据多轴强度理论和可靠度理论定义了土体剪切破坏或拉伸破坏以及CSG材料强度破坏的安全系数，提出利用剪应变脊线判断土体材料的最大滑移面位置，进而求出抗滑稳定安全系数。利用CSG材料做成梯形断面，构成复合坝体的一部分，拉应力小，在施工和运行过程中应力分布变化不大，特别是在运行过程中坝体绝大部分处于三向受压状态，对于发挥脆性材料的抗压性能非常有利，同时也说明利用CSG材料和土体材料联合筑坝完全可行，复合坝型设计合理，材料运用科学，有广阔的发展前景。     

基于流热固耦合的高温熔盐泵转动系统结构应力分析

基于ANSYS Workbench平台开展高温熔盐泵转动系统的结构应力分析,采用计算流体动力学软件CFX对泵内部全流场进行多工况定常数值计算,并通过试验对计算结果进行验证.综合考虑了高温熔盐泵的水动力载荷、离心力载荷、温度载荷等因素,建立了流、热、固耦合作用下动力学模型,研究不同温度下不同材料属性变化对高温熔盐泵结构性能的影响,并对高温熔盐泵转子部件进行应力分析.结果表明:在同一流量工况下,不同材料的叶轮叶片最大变形量均呈随温度的升高呈先增大后减小的趋势;同时,不同材料的叶轮形变程度基本趋于稳定,受流量影响不大;叶片工作面应力值大于叶片背面应力值,且不同温度工况下不同材料的叶轮背面应力值呈线性递减的趋势;叶轮等效应力最大位置主要集中在叶轮出口处叶片和前、后盖板接触的区域;经过变形及强度综合分析,表明3种不同的不锈钢材料中316L材质的叶轮力学性能最好.研究结果可为高温熔盐泵的结构设计提供一定参考.     

DRP温室透光覆盖材料性能表征研究

以聚酯（PET）有光切片和含有机助剂的母料为主要原料,经过结晶干燥、熔融挤出铸片、纵横向拉伸等工艺,研发了具有高保温、高透光、高强度、耐老化的可降解并循环再生聚酯（Degradable recyclable polyester,DRP）农用薄膜,简称DRP薄膜。使用分光光度计、万能试验机和热重分析仪等仪器,采用对比分析法对该DRP薄膜的透射性、保温性、抗拉性能、抗撕裂性能、热稳定性以及耐老化性能进行了表征研究。结果显示,DRP薄膜在光合有效辐射波段透过率为90.73%;在中波紫外、中红外波段透过率分别为0.74%、14.56%,表明DRP薄膜有很强的阻隔中波紫外线能力以及优异的夜间保温能力。将覆盖于温室上自然老化约1 年的DRP薄膜与初始DRP薄膜的光学性能进行对比,结果表明,自然老化的DRP薄膜在光合有效辐射波段透过率降低3个百分点,5~25μm波段红外阻隔能力降低4.34个百分点,说明自然老化的DRP薄膜仍然具有较好的透光率和很强的红外阻隔能力。DRP薄膜纵向拉伸强度可达103.21MPa,可以满足正常使用要求。DRP薄膜纵向裤形撕裂强度为244.17kN/m,是PET膜的19.49倍。在升温到600℃的过程中,DRP薄膜发生了3次较为明显的失重现象,首次失重温度为250℃±5℃,可见其热稳定性较好。研究表明,DRP温室透光覆盖材料在透光、保温、力学性能和耐老化方面都具有突出的优势。     

聚碳酸酯模拟材料塑性变形的破裂预测

根据静水应力分析量能够抑制材料延性破坏的重要特性从,能量角度提出了聚碳酸酯模拟材料塑性变形的破裂准则,并进行了试验验证。该准则可用于聚碳酸酯类模拟材料塑性变形的破裂预测,有利于金属塑怀成形光塑性物理模拟试验的开发。     

基于Ansys Workbench的发动机连杆有限元分析

针对汽车发动机连杆，为减轻重量，采用重量轻、强度高的TA8作为连杆的材料减轻其重量。利用SolidWorks建模软件建立了连杆的三维模型，将建立的模型导入Ansys Workbench软件中，对连杆模型进行载荷施加与条件约束，得到其静力学分析和模态分析的响应结果和脆弱位置。该连杆工作时，活塞上行至上止点，连杆小端所受应力最大值为356 MPa,在连杆最大拉伸工况下，连杆小端所受应力最大值为166 MPa,通过模态分析，找出连杆的前六阶频率分别为622.82,1 705.7,1 978.7,3 842.6,6 262.3,8 028.5 Hz。通过对连杆振型云图分析得到连杆小端最大形变量为159.88 mm。研究结果表明，使用TA8材料可以减轻汽车发动机连杆的重量。汽车发动机连杆的主要脆弱位置位于连杆小端的末端处，因此，在设计连杆时，应加强连杆小端末端处的强度与刚度。     

考虑热学参数空间变异性的重力坝施工期温度及应力场分析

碾压混凝土坝的温控防裂一直是工程建设中的关键技术问题。由于浇筑仓面大、碾压质量不均匀以及混凝土的非均质性，碾压混凝土坝材料参数具有显著空间变异性。传统混凝土坝温度与应力分析常采用确定性计算，忽略了参数空间变异的影响，导致温度及应力场模拟不够合理。本文基于随机场理论和中心点离散方法，提出了混凝土热学参数空间变异有限元模拟方法。TJ大坝案例分析表明，考虑热学参数空间变异后，最高温度场和最大拉应力场在平均效应上与确定性结果基本一致，热学参数空间变异显著影响大坝混凝土结构的最高温度和最大应力。随机温度应力场下结构部分位置温度及应力超过了允许值，意味着依据传统确定性温度应力分析结果提出的温控措施可能偏危险。提出的随机温度应力分析方法对重力坝施工期温控措施的制定提供了方法支持。     

冬季覆盖地膜的拉伸试验及有限元仿真分析

通过对冬季覆盖厚度为0.006mm的聚乙烯残地膜纵向、横向和直角撕裂拉伸负荷,以及断裂伸长率等力学性能的测试,获得了残地膜力学本构特性。利用有限元软件ANSYS对拾膜杆齿捡膜时地膜的变形和应力应变情况进行仿真和分析。结果表明:冬季覆盖地膜纵向的拉伸强度大于横向的拉伸强度和直角撕裂的拉伸强度;拾膜时,杆齿端部的地膜变形最大,应力应变最大值都发生在与杆齿中部接触的地膜处。     

氩氢体积比对磁控溅射制备AlxOy/PET阻隔膜的影响

采用直流电源,以纯铝为靶,氧气为反应气体,高纯氩气为溅射气体磁控溅射在PET基底上制备高阻隔性AlxOy/PET包装薄膜,并研究不同氩氢体积比对AlxOy薄膜形貌、成分、结构的影响,讨论了镀AlxOy膜后DET力学性能与阻隔性能的变化。FTIR与XPS研究分析表明,反应氧气量直接影响AlxOy薄膜的化学结构,薄膜的红外光谱的峰值、强度和带宽等变化规律均与氧气量有关,并且AlxOy中氧原子的含量越高,Al—O伸缩振动峰的波数越高。测量薄膜的阻隔性与力学性能显示,AlxOy膜化学成分越接近于Al2O3时阻隔性能越好,且薄膜横向、纵向弹性模量及屈服强度越大。此外,镀AlxOy薄膜单向拉伸力学特征有明显变化,其应力-应变曲线有2个明显的拐点。     

基于激光热应力法的薄膜蠕变性能评估方法

采用单脉冲激光在薄膜表面进行局部加载，对薄膜在受热区域、冷热接合部及与基体连接界面产生的热应力、热应变及应力松弛进行理论分析，研究薄膜的蠕变机制和非弹性变形的热力学响应。分析结果表明，薄膜受高温及冷却退火作用都会产生应力松弛；冷却退火还会形成拉应力，薄膜裂纹由拉应力过大引起，薄膜的蠕变性能是薄膜断裂前的热力学行为，由应力的性质和大小决定，用激光热应力法可以实现对薄膜性能的评估。     

聚酯薄膜冲孔过程的仿真分析研究

针对包装薄膜以及农用地膜的特殊性能要求,采用排冲的加工方法在聚酯薄膜表面冲孔.稳定的张力是保障冲孔质量和卷膜质量的关键,文中采用PLC系统控制薄膜进给定位和膜内张力的波动幅值.由于薄膜冲孔后残余应力会影响到冲孔和卷膜质量,文中采用AN-SYS/LS-DYNA模拟冲孔过程,分析冲孔过程中的应力、应变分布,对张力参数的设定提供参考.     

基于ANSYS的偏心蠕动式转子泵转子强度分析

针对偏心蠕动式转子泵液力端的几何结构及运动特性,分析了转子平面蠕动运动过程中的受力以及约束情况,并结合偏心蠕动式转子泵实际设计参数,计算和分析了泵工作过程中的6个工况点的载荷和约束.基于ANSYS有限元软件,建立了转子三维模型,并对其进行了六面体SWEEP网格划分;采用准动态模拟方法对非金属材料的聚甲醛转子强度、刚度进行数值模拟计算,得到了6个工况点中转子应力及变形数据.结果表明,采用聚甲醛材料的转子在泵工作过程中所受最大应力远小于材料许用应力,强度、刚度均满足要求.数值模拟结果为偏心蠕动式转子泵可靠性设计提供了理论依据.     

灌溉渠道及水库的塑膜防渗(ICID指南108) (续2)

防渗薄膜在抗剌穿、抗撕裂和抗其它形式的损害中,其性能可用强度和延伸率来表示。不同的试验可结合在一起进行。在非增强类薄膜中,本指南将低模数材料和高模数材料区分开来。所谓低模数材料,即在低应力时显著延伸,并分布荷载,这类材料(如橡胶)有平滑的应力应变曲线。而高模数材料(如一些塑料),在初始应力阶段几乎不延伸,但随后常常屈服,并具有塑性,这类材料在低应变     

纳米尺度接触过程分子动力学模拟

为研究纳米尺度接触过程力学行为,以刚性半球体接触压入单晶硅表面为分析对象,建立分子动力学模型并求解仿真,得到纳米尺度接触过程中微观接触区域的状态变化和接触作用力变化规律.由于粘附力作用,两表面尚未完全接触时,基体原子发生纳米尺度接触所特有的“突跳”现象.随着接触深度增加,基体原子位错和滑移带相继出现,接触区域的硅材料由初期弹性变形转向后期塑性变形.在脱离接触过程中,基体材料有部分弹性恢复,接触完全脱离时,球面仍粘附着部分硅原子.然后利用原子力显微镜,对应分子动力学模拟时的参数条件和接触过程,进行实验对比分析,实验结果表明:分子动力学模拟不但对纳米尺度接触过程力学行为的分析是可行和有效的,而且可以观察到实验无法反映的微观细节.     

激光喷丸强化IN718高温合金抗热腐蚀机理

为了研究激光喷丸对IN718高温合金抗热腐蚀性能的影响,首先对IN718高温合金进行高功率激光喷丸强化处理,随后将试样置于800 ℃环境中进行热腐蚀试验,分别对比了喷丸样和未喷丸样残余压应力、微观组织、热腐蚀动力学曲线、腐蚀层的表面形貌和截面形貌等热腐蚀特性,最后阐述了激光喷丸强化IN718高温合金抗热腐蚀的机理.结果表明,激光喷丸样表层产生残余压应力且晶粒细化,喷丸样热腐蚀速率明显低于未喷丸样,喷丸样的腐蚀裂纹和腐蚀坑洞减少.分析认为晶粒细化加快了试样表面保护性氧化膜形成速度,减小了氧化膜内热应力和生长应力,残余压应力提高表层氧化膜的黏附性.同时,晶粒细化以及高温下晶界δ相的析出阻碍了硫、氧等元素的侵入,减缓内硫化氧化速度,从而提高了IN718高温合金的抗热腐蚀性能.     

电场下乙醇对玉米醇溶蛋白膜性质的影响

在浇铸法成膜过程中引入电场处理玉米醇溶蛋白溶液,在不同乙醇浓度溶剂下,得到了质地柔软、形状完整的玉米醇溶蛋白膜,克服了纯玉米醇溶蛋白膜易碎裂、耐水性差的缺点。通过对薄膜性质的测定,研究了乙醇浓度与电场协同作用对玉米醇溶蛋白膜性质的影响。结果表明:电场处理可改善玉米醇溶蛋白膜性质,在电场与乙醇浓度协同作用下,玉米醇溶蛋白分子有序排列形成均匀的网络状结构,提高了薄膜的均一性;随着乙醇浓度的增大,玉米醇溶蛋白膜表面疏水性增强;电场处理后薄膜热特性改变,变性温度增大。当乙醇体积分数为90%时,薄膜理化性质最佳,拉伸强度、断裂伸长率分别为73.41 MPa、9.54%;水蒸气透过率为2.54×10-8g·m/(m2·h·Pa);SEM观察显示薄膜表面粗糙度明显降低,断面无孔隙;静态接触角测试为62.46°,变性温度为116.52℃,熔融热为56.61 J/g;Raman结果显示C=O双键断裂,β-折叠含量增加。通过调节溶剂浓度可得到具有一定机械强度,同时具有疏水特性的薄膜,为开发可食性食品包装材料提供了理论基础。     

新型混凝土渠道接缝材料抗冻性能研究

对一种新型混凝土渠道接缝材料的抗冻性能进行了研究。经过200次冻融循环,发现不同处理的材料拉伸强度均有下降趋势,添加0%,10%,35%,55%粉煤灰的材料拉伸强度与对照比较分别下降了29%,5%,30%,25%,在材料中添加适量填料可改善材料性能,拉伸强度下降最小的材料与对照比较只下降了5%;同时材料的断裂拉伸率也有下降趋势;冻融处理后材料表面的孔隙明显变大、增多。该材料的抗冻性能优良,在我国北方地区推广应用尤为适宜。     

热区温室大棚塑料薄膜耐候性分析初探

强紫外线照射、高温高湿及台风等外界条件对热带地区温室塑料薄膜的老化有显著影响,使其机械性能下降,破损严重。为延长薄膜的使用年限,对自然老化状态下薄膜的拉伸性能进行测试,以拉伸力、形变量、断点伸长率、拉伸强度为评价指标,比较不同使用时长、不同安装位置、不同安装形式的薄膜在自然状态下的老化程度。结果表明:0.15mm厚的薄膜使用8个月后拉伸性能有所下降,使用近3年后性能下降更明显;对比不同取样位置处的老化程度,得出卡簧卡槽的夹持会加速老化,0.15mm厚的薄膜使用8个月后夹持处断点伸长率衰减了60.8%,非夹持处断点伸长率仅衰减了12.4%;使用3年后夹持处的断点伸长率衰减了93.2%,非夹持处断点伸长率衰减了33.9%。测试与防护垫层一并安装的0.10mm的薄膜的拉伸性能可知:在垫层的防护下,0.10 mm厚的薄膜使用8个月后夹持处的断点伸长率衰减了2 7.3%,非夹持处的断点伸长率衰减了1 2.8%,夹持处与非夹持处的薄膜拉伸性能差异远低于0.15mm厚的薄膜。综上可知:卡簧卡槽的夹持会加速薄膜老化,垫层的存在可减缓薄膜因夹持带来的加速老化。