基于人工神经网络的磨料水射流切割速度模型

磨料水射流切割的断面质量限制了,其应用。由于高速固液两相流本身的复杂性,很难建立一个有效的理论模型。基于人工神经网络理论,结合典型材料切割质量的实验结果,建立了磨料水射流切割速度的数值预测模型,给定切割工件、射流压力和切割质量后,该模型能快速、准确、可靠地预测切割速度。     

水射流切割半加工莴苣抑制褐变实验和机理分析

针对传统方法切割半加工果蔬时产生褐变的问题,研究了高压水射流切割半加工果蔬的方法。讨论了水射流半加工果蔬的机床结构、工艺流程,对水射流半加工果蔬抑制褐变进行了实验验证和机理分析。     

水射流切割专利技术发展

水射流切割技术作为一种"冷"切割工艺,具有切割时无热变形,切口光滑无毛刺,切割精度高的优点,其适用于各种材料的切割加工,有"万能切割机"之誉,另外,水射流切割技术加工过程不会产生污染环境的废物,水可以循环利用,属于环境友好型技术。本文对水射流切割专利技术进行分析,阐述了水射流切割技术领域专利申请发展趋势,并追踪了水射流切割整体发展路线。     

高压水射流破碎岩石数值模拟

针对高压水射流破碎岩石的特性，结合多物质流固耦合算法与ALE(任意拉格朗日欧拉)算法，利用显示动力学有限元程序对该复杂过程进行数值模拟，得出岩石破碎过程中的流体与固体的相互作用及岩石的破碎动态扩展过程并对连续射流冲击与脉冲射流冲击对岩石的切割效果进行对比。     

种薯水射流切口质量仿真分析与试验研究

为了获取最佳切割压力和移动速度,提高水射流种薯切块的切口质量,首先论述了水射流种薯切块和金属刀具切块的机理,分析切口拉伸及塑性流变以及切割裂纹对种薯损伤的影响;然后建立种薯、水射流离散元模型和金属刀具的实体模型;最后进行二因素三水平仿真试验,并比对水射流切块和金属刀具切块的效果。结果表明：水射流出口压力250MPa、移动速度0.5m/s时,切割效果最好;水切过程中,种薯切面受力远小于刀切过程,最大受力为刀切的1/4;种薯应力集中于切口处,种薯切块无明显受力情况;种薯块茎切口处粘结键断裂数目小于刀切过程,水切对马种薯切口损伤更小,切割质量更好。     

基于ALE方法淹没条件下水射流破土数值模拟与试验

针对目前水射流破土研究中缺少对非淹没与淹没条件下整体冲击、破坏过程差异分析的问题,采用ALE算法对水射流破土进行流固耦合数值计算建模并分析淹没条件及非淹没条件下冲坑演化差异。通过ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟与联合PFV软件的高速摄像机试验进行对比验证仿真模型的有效性,探究淹没条件及非淹没两种射流状态破土成坑过程差异及土体内部应力分布瞬时信息。研究结果表明:冲蚀体积相同时,淹没条件下射流对靶目标刺激更小;相同工况、淹没射流破土到达稳定坑形时,淹没射流冲坑深度为非淹没射流冲坑深度的33.8%,淹没射流冲坑径宽为非淹没射流径宽的71.4%。研究结果可为水射流破土冲挖现场应用提供参考依据。     

高压水射流切割技术及应用

高压水射流切割技术是近20多年来发展起来的新技术和新工艺,已在世界上几上国家的许多工业部门获得了广泛的应用。本文综述了该技术的基本原理、系统组成、在工业中的应用、国外最新发展动向,并对如何发展我国的水射流切割技术,提出了几点认识。     

分蘖期深施液体氮肥对水稻分蘖及产量影响

针对现有的水稻蘖肥追施技术及装备不足等问题,设计了一种射流式液体肥施肥器。该施肥器利用高速水射流的卷吸及切割作用,卷吸并混合液体肥料形成肥水射流;利用高速的肥水射流切割稻田土壤,同时完成肥料注入深施。为研究新的施肥方式对水稻生长过程中关键生理指标的影响,进行了不同蘖肥追施方式的茎蘖动态和产量特性对比试验。试验设3个处理:采用射流式施肥器进行追肥(处理A),传统撒施追肥(处理B)和空白对照(处理C)。试验结果表明:在分蘖方面,3个处理分蘖趋势都是先增后减,采用射流式施肥器进行蘖肥追施的处理A分蘖发生早且增长迅速,早于撒施追肥的处理B到达最大分蘖,但总茎蘖数小于处理B,成穗率高于处理B;在产量方面,处理A的产量相对于处理B具有明显的提升,处理A和处理B的有效穗数、穗长及千粒质量差异较小,产量提升主要源于穗粒数和实粒数的增加。     

基于Hoek-Brown准则的岩石拉-拉剪破坏有限元模拟方法研究

岩石的拉伸、拉伸剪切破坏是工程中常见的破坏类型,基于Hoek-Brown准则研究提出一种模拟岩石拉伸、拉剪破坏的有限元计算方法。首先,结合岩石室内试验数据分析,Hoek-Brown准则可以很好地描述岩石拉伸、拉剪的力学性质。同时,鉴于岩石拉伸、拉剪破坏大都表现出脆性破坏的特征,可采用脆塑性本构模型近似模拟这种变形破坏。接着,推导给出Hoek-Brown准则的脆塑性本构模型有限元实现过程,将其嵌入有限元计算软件ABAQUS中。然后,对室内试验进行有限元模拟,模拟曲线与试验数据拟合良好,证明Hoek-Brown准则的脆塑性本构模型可以正确反映岩石拉伸、拉剪等破坏特征。最后,将所建模型应用于某输水隧洞工程,针对特征断面分析仅采用管片衬砌的可行性,为工程的衬砌设计提供指导。     

缩放型喷嘴空化流动特性的数值分析

为研究空化射流结构及剪切空泡的形成演化,文中采用RANS-LES混合模型方法对一种缩放型喷嘴的空化水射流进行数值模拟计算,对比分析了不同扩张角喷嘴对射流流场的影响以及空泡初生阶段其形态、速度、湍动能等物理量的变化规律.计算结果发现:喷嘴扩张角对空化射流影响较大,当扩张角为60°时其空化性能更优;由于空化射流速度非常高,射流剪切层内存在较大的速度梯度,两侧流体发生频繁的能量交换并产生许多旋涡结构;空化现象最早发生在喷嘴喉管处并逐渐向扩张段及喷嘴出口附近运动发展,空化程度不断增大,不同时刻径向截面内的各参数均沿轴心对称分布,空泡形态呈圆环状,并随着时间推移圆环面积逐渐增大.研究结果对于提高空化水射流性能、拓宽空化水射流应用范围、揭示空化水射流特性等方面具有一定的应用价值及指导作用.     

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.     

Orthogonal design of experimentand analysis of abrasive water jet cuttingon carbon fiber reinforced composites

The carbon fiber reinforced composite is a new type of composite material with an excellent property in strength and elastic modulus and has found extensive applications in aerospace, energy, automotive industry and so on. However, this composite has a strict requirement on processing techniques, for example, brittle damage or delamination often exists in conventional processing techniques. Abrasive water jet machining technology is a new type of green machining technique with distinct advantages such as high-energy and thermal distortion free. The use of abrasive water jet technique to process carbon fiber composite materials has become a popular trend since it can significantly improve the processing accuracy and surface quality of carbon fiber composite materials. However, there are too many parameters that affect the quality of an abrasive water jet machining. At present, few studies are carried out on the parameter optimization of such a machining process. This leads to the unstable quality of surface processing. In this paper, orthogonal design of experiment and regression analysis were employed to establish the empirical model between cutting surface roughness and machining process parameters. Then a verified model was used to optimize the machining process parameters for abrasive water jet cutting carbon fiber.     

水射流切割模型及其性能分析

推导了水射流切割主要参数的数学模型;证明了入口压强、横移速度、磨料进给量与工件切深成正比;喷嘴切割角度偏移12°,切割效率可提高11.37%。推导出相同条件下,可通过一组数据求出多组体积能耗比的简便计算公式。     

苜蓿草颗粒制粒环模磨损失效分析与磨料磨损试验研究

分析观察测量失效的环模,磨料磨损是它的主要失效形式。在磨料磨损试验机上考察苜蓿草粉对环模材料3Cr13的摩擦磨损行为,用轮廓仪测量试样的体积损失,并利用扫描电镜对试样摩擦表面形貌进行观察研究。结果表明在软磨料磨损下,3Cr13磨损表面形貌呈现塑变磨损特征,并伴有一定程度的微观切削,因此,在一定硬度下,提高3Cr13的表面韧性是提高环模使用寿命的有效方法。     

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工材料去除模型

根据砂轮约束磨粒喷射精密光整加工机理分析和参与加工的有效磨粒数建立了两体加工、三体加工以及磨粒喷射加工的材料去除模型.利用平面磨床进行了磨粒喷射精密光整加工实验,实验结果验证了依据机理所建立的材料去除模型,且实验结果和模型吻合很好.     

基于正交试验的超音速火焰喷涂WC－12Co涂层抗冲蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂(high-velocity oxygen-fuel,HVOF)技术制备WC－12Co涂层,利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)表征粉末、磨料、冲蚀前后涂层表面/截面的微观...     

淹没条件下自激脉冲射流冲蚀试验研究

为了对比不同淹没条件下连续射流和低压大流量自激吸气式脉冲射流冲蚀效果,利用自行研制的射流冲蚀系统进行了射流冲蚀石蜡效果试验研究,得到不同淹没水深下射流打击力、吸气量、石蜡冲蚀深度、石蜡冲蚀体积和石蜡冲蚀表面积等.结果表明：在不同淹没水深下,连续射流打击力大于吸气脉冲射流,而吸气脉冲射流打击力又大于不吸气脉冲射流打击力,且随着水深的增大,自吸气与不吸气之间脉冲射流打击力差值越来越小;当淹没水深较小时（≤30 m）,由于气体对石蜡剥蚀作用较强,连续射流冲蚀深度小于吸气脉冲射流,而当水深较大时（≥40 m）,由于吸气量变小,剥蚀作用减弱,冲蚀深度则相反;在冲蚀面积和体积上,在各种淹没水深下吸气脉冲射流冲蚀效果均好于连续射流,且随着水深的增加,两种射流的冲蚀面积和体积逐渐变小,差值也越来越小.     

磨粒磨损中微观切削过程分子动力学模拟

针对磨粒磨损中微观切削过程，研究了分子动力学模拟的基本原理、磨粒微观切削过程的分子动力学模拟模型和数值模拟竹法。为研究摩擦表面上的微观动态行为与变化，认识磨粒磨损机理，提供了一种基于微观数值模拟的途径和方法。