基于CEL方法的异种合金搅拌摩擦搭接焊数值模拟

基于耦合欧拉-拉格朗日（CEL）方法,建立铝-镁异种合金搅拌摩擦搭接焊（FSLW）的数值模型,分析了等效塑性应变分布特点和焊接缺陷的形成。结果表明,焊缝表面的等效塑性应变明显高于搭接面,且焊缝两侧的等效塑性应变分布明显不对称。增大转速可提高等效塑性应变。当转速从1 400 r/min增大为1 600 r/min时,搭接面的等效塑性应变整体增幅不大,此时增大转速对塑性变形影响较小,但前进侧等效塑性应变明显高于后退侧。在转速1 000 r/min条件下,通过数值模拟发现,搭接面前进侧出现孔洞缺陷;转速分别为800 r/min和1 400 r/min条件下,通过数值模拟分析了焊缝表面飞边的特点,并通过试验验证了孔洞和飞边。在搭接量60 mm、转速1 400 r/min、焊速120 mm/min的条件下,能够观察到在焊核区中心存在等轴晶粒以及2种材料结合面处的沿晶粒生长方向的柱状晶。     

排气歧管热疲劳失效研究

针对某柴油机在市场和试验过程中出现的排气歧管开裂问题进行分析。材料分析为热疲劳开裂,裂纹由排气歧管外侧向内壁扩展至开裂。计算表明排气歧管发生裂纹位置等效塑性应变偏大,应力幅值较高。通过计算仿真不同结构排气歧管应力,并通过试验优化排气歧管,从而解决排气歧管热疲劳问题。     

基于热力耦合的硬态车削过程有限元模拟及分析

为了探究热力耦合作用下不同切削参数对加工过程的影响,为优化工艺参数提供数据支撑,利用Deform有限元分析软件构建了热力耦合作用下的正交切削有限元模型,模拟GCr15钢硬态车削加工过程,对车削加工中的切削力、温度场和应力场分别进行动态分析。结果表明：硬态切削加工过程中主切削力最大;工件表面的等效应力和应变随切削深度和切削速度的增加而增加;工件表面温度是一个快速升温和快速冷却的过程,并且工件表面温度最高,沿深度方向逐渐减小。     

柴油发动机拉缸的诊断与维修技术

1．拉缸的特征 柴油机气缸因受高温高压气体的推动、爆震或活塞剧烈的摩擦都会使缸壁拉伤．并在汽缸壁上沿活塞运行的方向出现一条条深度不等的竖向沟槽和金属剥落杂质．从而影响柴油机正常工作．此现象称为拉缸。这是在无外来物的情况下，由于活塞环外表面与气缸表面滑动接触时．在极小的表面上产生很高的温度。     

弯扭交变载荷作用下变桨轴承套圈材料的断裂寿命研究

变桨轴承套圈在服役过程中会发生断裂,其主要原因是套圈存在微裂纹,在弯扭交变载荷作用下裂纹以不同疲劳方式不断扩展直至断裂。为此,对标准试件进行裂纹扩展,反映变桨轴承套圈失效位置的断裂过程和寿命。确定了套圈断裂位置的等效载荷谱及裂纹扩展模型,根据变桨轴承所承受的纯机械疲劳建立裂纹扩展速率模型,计算标准试件在弯扭交变载荷作用下,裂纹以机械疲劳方式扩展的路径和寿命。裂纹扩展仿真结果表明,裂纹在以机械疲劳方式扩展下,含有微裂纹的变桨轴承套圈能达到使用寿命,考虑腐蚀与疲劳同时作用导致变桨轴承套圈失效。     

生物质固化成型制品表面裂纹试验研究

针对目前生物质热压成型制品表面易出现裂纹及变形现象,通过试验研究了裂纹形成的影响因素,并结合相关研究成果探讨了裂纹形成的根本原因。结果表明:含水率和进料速度等因素影响裂纹的形成;挤压中材料屈服强度后的塑性流动过程产生的剪应力是裂纹形成的根本原因;保型筒对于减少裂纹的功用主要作用于成型过程的塑性流动阶段。     

金沙江白鹤滩水电站左岸雾化区边坡稳定性分析

为研究泄洪雾化雨对白鹤滩水电站左岸边坡稳定性的影响,通过分析坝址区工程地质条件,确定了左岸雾化区边坡稳定性的计算条件,基于一次典型泄洪雾化降雨过程的三维饱和非饱和渗流有限元计算成果,考虑暂态饱和区的渗透荷载、非饱和区的负孔隙水压力及结构面遇水软化降低其抗剪强度等,采用FLAC3D软件对左岸边坡在不同时刻的横河向位移、应力、剪切应变率及塑性区进行计算.通过与天然状态比较分析可知,降雨入渗将显著抬高坡面浅部的压力水头,在坡脚处会出现大范围的暂态饱和区,坡体变形、应力、剪切应变率的量值均有显著提高,降雨入渗还可能诱发坡体深层滑动破坏,致使坡体局部稳定性恶化.     

汽轮机叶片断裂机理分析

对汽轮机断裂叶片进行了现场调研、断口扫描电镜、能谱及金相组织分析。结果表明,在安装过程的焊接工序时,汽轮机叶片前缘与电焊条瞬时接触,导致局部组织过热、过烧。工作时,在交变离心拉应力作用下该损伤区域成为裂纹源。在交变载荷的持续作用下,裂纹从源区缓慢疲劳扩展至一定深度,而后在其前沿形成的平面应变应力状态下快速脆性扩展,直至在巨大离心拉应力作用下作极快切向扩展而导致最终的瞬时断裂。     

脱硫泵固液两相流动的数值模拟与磨损特性

采用k-ε-Ap模型模拟了脱硫泵内固液两相流动,并对3种直径的颗粒浓度分布、速度分布及磨损特性进行了研究.结果表明,不同直径的固体颗粒在叶片压力面上的体积浓度均比吸力面上高,其浓度随颗粒直径增加而增加;在蜗壳中,颗粒主要分布在蜗壳近壁处,并随颗粒直径增大而浓度增加.其相对速度矢量方向基本沿叶片表面,与叶片相切,因此在叶片上主要发生滑动磨损;固体颗粒以较小角度与蜗壳壁面相碰撞,随颗粒直径增大,角度略有增加,在离心力的作用下,固体颗粒以较大径向速度挤压蜗壳壁面,并沿蜗壳周壁向出口运动,导致蜗壳发生严重滑动磨损;颗粒在蜗壳隔舌附近的运动比较紊乱,导致在隔舌部位主要发生冲击磨损.数值模拟结果与实际磨损情况比较吻合,表明所采用的计算方法是可行的.     

粗糙面变形特性对摩擦温度与接触压力的影响

在考虑微凸体间的相互作用及摩擦界面摩擦热流耦合等影响基础上,建立一具有三维分形特性粗糙表面/理想平面接触的热力耦合模型,运用有限元软件ANSYS中的非线性有限元多物理场方法,数值模拟并分析了弹性粗糙实体/理想平面刚性体(E/R)、弹塑性粗糙实体/理想平面刚性体(P/R)的摩擦滑动过程,揭示了粗糙表面不同变形特性下粗糙实体摩擦热、接触压力与接触面积的变化规律。发现在匀速滑动过程中,摩擦表面最高接触温度在波动中缓慢上升,而最大接触压力和接触面积则在一定范围内波动。弹性接触(E/R)中接触压力、摩擦温度比弹塑性接触(P/R)大,而接触面积则小很多。在分析摩擦过程中粗糙实体热、力问题时,考虑粗糙接触体的弹塑性变形对结果有较大的影响。     

Experimental study on landscape of CFRP cutting by abrasive water jet

To investigate the influence of operation parameters of abrasive water jet on surface roughness of carbon fiber reinforced plastic(CFRP),experimental studies were conducted.The three-dimensional landscape of cutting front was reconstructed according to the measured data byμscan laser confocal microscopy.Fourier spectral analysis was also adopted to study surface structure in detail.It is found that the morphology of cutting front is similar to that of other materials.In the smooth cutting zone,the fluctuation of amplitudes of surface profile is gentler,compared with that in the rough cutting zone.The lower part of the rough cutting zone was characterized by the periodical appearance of peaks and valleys.The roughness of surface increases with the increase of depth.While in the smooth cutting zone and part of rough cutting zone,roughness increases with the increase of traverse speed.For the thickness of samples,in the smooth cutting zone,the roughness increases with the increase of depth.The dominant harmonic component in the surface profile is concentrated in a narrow range from 0 to 10 Hz,and the relatively higher density of frequency from 10 to 50 Hz is shown in the rough cutting zone,which is caused by the interaction between perpendicular abrasive water jet and reflect jet.     

玉米根土复合体剪切性能试验

以玉米品种沈农46自然状态的根土复合体为试验材料,在电子万能试验机和自制的试样周围压力系统上进行剪切力学性能试验。试验结果表明：含水率是影响极限剪切应力的最显著自然因素,极限剪切应力基本随着含水率增加而增大;距离根茎中心约20 mm的竖直剖面极限剪切应力最大,通过根茎中心的剖面次之,对于大于20 mm的其他剖面,距离根茎中心越远,极限剪切应力越小,结合垄作规格,破茬刀在距离垄台中心40 cm左右的剖面进行作业是合理的;在该剖面地表下20~60 mm位置,玉米须根最发达,抗剪切应力最大,约为5.20~7.15 MPa,是破茬装置功率损耗最大的工作段。     

衬砌渗透性对深埋隧洞渗流场及塑性区的影响

将深埋隧洞简化为圆形轴对称模型,推导得到其渗流场和考虑渗透体积力的弹塑性解。以此为基础,通过衬砌与围岩渗透系数比值变化,对隧洞渗流场、塑性区和渗漏量进行分析,探讨衬砌渗透性影响。算例表明,当衬砌为透水材料时,衬砌及围岩内水头从外向内迅速减小,但当衬砌与围岩渗透系数比值大于50后,渗流场变化不再显著。隧洞渗漏量随衬砌与围岩渗透系数比值增大逐渐增大,但比值大于50后,趋于稳定值。对于存在初始塑性区的无压隧洞,当衬砌不透水时,衬砌的塑性区较大;塑性区随衬砌与围岩渗透性增大逐渐减小,并趋于稳定。对于存在初始塑性区的有压隧洞,保持内压不变,随着衬砌渗透性的增大,塑性区迅速加大,但当衬砌与围岩渗透系数比值大于50后,塑性区不再变化;对于无初始塑性区的隧洞,保持内压不变,衬砌的渗透性对塑性区发展影响较小。     

基于ANSYS的木薯茎秆静力学仿真研究

以木薯茎秆力学试验为基础,应用计算机仿真手段模拟分析了木薯茎秆在失效极限状态下的力学状况。使用万能试验机对木薯茎秆的主要力学成分(木质部、韧皮纤维)进行拉压试验,分别测定了木质部和韧皮纤维的多组弹性模量数据。研究表明:1韧皮纤维处的XY方向切应力在-0.002 195~-0.000 231Pa范围内,木质部处XY方向切应力在-0.000 231~0.000 014Pa范围内,XY方向最大切应力位于木质部与韧皮纤维交接处为-0.002 195Pa,XY方向最小切应力位于木质部为0.000 14Pa;YZ方向与XZ方向切应力呈现对称性,茎秆在YZ、XZ方向的切应力主要集中在-3.07E-10~-4.58E-11Pa范围内,YZ或XZ方向最大切应力-2.42E-9Pa,YZ或XZ方向最小切应力4.59E-11Pa。2模型横向受压时的XY、YZ、XZ方向切应力值分布呈现各自不同的规律,但都对称分布;XY方向切应力最大值为±1.746 49Pa,最小值为±0.194 054Pa;YZ方向切应力最大值为±0.4562Pa,最小值为±0.005 063Pa;XZ方向切应力最大值为±0.260 701Pa,最小值为±0.028 967Pa。     

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.     

基于能量损耗的球轴承摩阻力臂计算方法

为了解决水工闸门滚动行走支承的球轴承摩阻力臂计算方法问题,从能量损耗角度出发,将球轴承的滚动摩擦简化为微观滑动、弹性滞后和黏着效应3种.其中微观滑动的接触面近似为圆形区域,其应力分布采用2个相似的＂赫兹＂应力分布式进行叠加,来满足接触边界条件;弹性滞后则是由于滚珠材料并不是完全的弹性材料引起的.当滚珠受外载荷作用时发生变形,在变形过程中由于材料内摩擦作用所引起的结构阻尼将消耗一部分能量,而这部分能量是产生弹性滞后的原因,弹性滞后与应变成正比;黏着效应与接触材料的表面能有关,当滚球在套圈内滚动时滚珠需要克服接触材料的表面能,在克服材料表面能的过程中需要消耗一部分能量,这部分能量就是产生黏着效应的主要原因.通过选用440C不锈钢、氮化硅、碳化硅和碳化钨等滚动轴承中常用的材料进行计算,研究发现球轴承的摩阻力臂与打滑比成正比、与载荷成反比.     

收割机传输带圆盘式塔台底座应变强度分析

根据收割机传输带圆盘式塔台底座的一般负荷情况,取其单位体,建立极坐标下的力学平衡方程和应变协调方程;经坐标变换后,得出内力与应力、应变的平衡方程,从而求出应变与内力的关系式;并引入积分塑性函数,得出了应变与积分塑性函数的关系式;同时,给出了圆盘在大小不同的载荷下,塑性区数量不同时的积分塑性函数的表达式和曲线图,以供技术人员设计时参考。     

亏缺灌溉对成龄库尔勒香梨产量与根系生长的影响

研究了亏缺灌溉对成龄库尔勒香梨树营养生长、果实生长与吸收根系分布的影响。香梨的生育中期,设计了4种土壤水分亏缺(灌前土壤水势下限):轻度胁迫(-100 kPa)、中度胁迫(-200 kPa)、重度胁迫(-300 kPa)和对照(-50 kPa)。灌溉系统为地表滴灌。试验结果表明,亏缺灌溉显著地减少了夏季剪枝量,提高了果实产量。充分灌溉条件下,香梨树根长密度从树行由内向外呈递减趋势,滴灌促进了湿润体内的吸收根系的发育;距树行0.5 m,根长密度随着深度的增加而减少;距树行1 m至1.5 m,根长密度随着深度的增加而增加;距树行2 m的非灌溉区,根长密度在垂直方向上变化不显著。为适应滴灌湿润体内水分胁迫,香梨树在湿润体内及非灌溉区的吸收根系的分布均发生了显著的调整。适度水分胁迫下的根长密度增加对香梨产量有促进作用。