H13钢激光冲击处理后的残余应力研究

利用激光冲击强化技术对H13钢表面进行了强化处理,用扫描电镜观察了激光冲击处理后的表面组织与结构的变化,并用X-350A型X射线应力仪测定了激光冲击处理和回火处理后的残余应力。结果表明,激光冲击处理后的残余压应力为400MPa以上,工作温度500~550℃回火处理对其残余应力影响很小,回火稳定性较好。     

激光两点冲击强化处理LC4合金的实验

利用激光冲击强化技术对LC4硬铝合金表面进行两点同时冲击和间断冲击强化处理,观察激光冲击强化后单次冲击区域和复合冲击区域的显微组织与结构的变化,测定了冲击区域的显微硬度和残余应力。实验结果表明:两点同时冲击强化复合区域与两点连续冲击复合区域相比,各项机械性能都有较明显的变化,其中硬度提高了9.99%,材料表面0°、45°和90°残余应力(拉应力)分别下降27%、35%和12%,为今后开展金属板料的激光单次多点同时冲击实验提供依据。     

激光冲击强化316不锈钢的滚动接触疲劳性能

对316不锈钢进行激光冲击处理,研究LSP后试样表面的力学性能,包括显微硬度、表面粗糙度和残余应力,同时进行滚动接触疲劳试验,比较了LSP前后试样接触疲劳的S-N曲线.结果表明:LSP能显著提高表面显微硬度,当激光单脉冲能量为6 J时,显微硬度增大20%;激光冲击影响层深度随着激光能量的增大而增大,激光能量为6 J时影响层深度约为0.9 mm;随着激光能量的增大,表面粗糙度呈上升趋势,从0.41 μm增大到1.91 μm;LSP在316不锈钢表面产生高达280 MPa的残余压应力幅值.滚动接触疲劳试验表明:LSP能有效改善316不锈钢的接触疲劳性能,未冲击的试样在接触应力为848 MPa和708 MPa时,疲劳寿命约为4.72×10⁴次和1.08×10⁵次,激光冲击后,在相同应力条件下试样的疲劳寿命分别提高了2.1%和15.0%.     

激光斜冲击对S1100型曲轴疲劳强度的影响

激光冲击加工连杆轴颈与曲柄连接处过渡区域曲面时,激光光束不能保证与曲面上每点切线方向始终垂直,为激光斜冲击强化。用Nd：glass激光器斜冲击强化连杆轴颈与曲柄连接处圆角区域。受冲击区域显微硬度比未冲击区域提高了65%~75%,残余应力提高了80%-100%,使用寿命提高了150%。激光斜冲击曲轴连杆轴颈与曲柄处圆角,残余应力和显微硬度提高最大处为圆角中心处,而这个位置正是易产生疲劳裂纹处,而圆角边缘处是疲劳强度非敏感区,对裂纹的产生影响不大。     

激光冲击钛合金表面退火后的残余应力分布

选用钛合金Ti-6Al-4V进行激光冲击成形实验，发现其表面产生很大的残余拉应力和残余压应力。对不同后处理工艺条件下表面的残余应力进行了研究，结果发现：钛合金成形凹面具有良好的力学性能稳定性，其表面残余压应力不会随着退火温度的提高而降低；而其成形凸面的残余拉应力随着退火温度的提高逐渐消退，在371℃退火后，钛合金凸面上82．67％的残余拉应力消除，剩余残余拉应力仅为20．6MPa。经过高温退火后的钛合金具有良好的抗疲劳性能，可以满足飞机结构件的使用要求。     

基于ABAQUS的金属板料激光冲击成形数值模拟

在激光冲击波加载转换模型的基础上，以有限元分析软件ABAQUS／CAE为平台，对圆形板料进行了直线形轨迹和圆形轨迹多点冲击成形的数值模拟，探索了冲击轨迹、应力分布和板料变形之间的相互关系。数值模拟分析表明，对圆形板料进行多点冲击成形时，选择圆形轨迹是最佳的。根据模拟结果对铝合金板料试样进行了无间隔冲击成形的实验，获得了和数值模拟相同的成形结果，模拟和实验结果一致性较好。     

激光冲击约束层和吸收层的研究

为提高激光冲击效果，并提高生产效率，分别使用改进配方后的黑漆涂层配合水约束层和柔性贴膜技术对奥氏体不锈钢进行激光冲击试验，对冲击后的硬度和残余压应力进行分析比较。结果表明改进后的吸收层有更好的防护能力，且与水约束层配合可连续冲击，柔性贴膜技术提高了约束效果。     

金属板料受控激光喷丸强化的残余应力场分析

在分析受控激光喷丸强化机理的基础上,通过激光喷丸强化力学效应的物理模型和残余应力的弹塑性模型,分析了激光喷丸强化诱导残余应力的特点,研究了残余应力大小和深度与激光喷丸工艺参数的关系。通过调整激光参数及工艺条件以控制残余应力场的分布,并根据残余应力场的分布判断激光喷丸强化效果,保证了受控激光喷丸强化后工件的疲劳寿命获得较大幅度的提高。     

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。     

曲轴激光喷丸强化数值仿真

采用数值仿真的方法,研究了激光冲击强化对175A型柴油机曲轴疲劳寿命的影响,取得了数值仿真条件下曲轴过渡圆角处残余应力场的数据,数值仿真结果和实验结果的对比分析表明:数值仿真结果和实验结果较为接近,从而验证所采用的材料本构模型、冲击波峰值压力和冲击波作用时间是精确的.通过此类激光冲击强化仿真分析,可优化激光冲击的相关参数,使曲轴过渡圆角产生有利的残余应力场,从而为激光冲击强化曲轴提供优化的工艺参数.     

Al2O3陶瓷激光铣削数值模拟与试验

基于ANSYS有限元分析软件建立A12O3陶瓷激光铣削模型,利用APDL语言对激光铣削过程中的温度场动态分布进行模拟,分析激光功率和扫描速度对铣削宽度和铣削深度的影响,并进行激光铣削试验.结果表明:数值模拟所得的铣削宽度和深度与试验结果一致性较好,所建立的有限元模型可以较为准确地预测A12O3陶瓷激光铣削效果.激光铣削宽度和深度随激光功率的增大而增大,随扫描速度的增大而减小,且较扫描速度而言,激光功率对铣削效果的影响更为显著.     

深井离心泵数值模拟与试验

以150QJ20型深井泵为例,利用CFD软件Fluent快速准确地预测深井离心泵的性能,分别用不同网格数、不同残差收敛精度、不同湍流模型、不同流场计算方法进行了数值模拟,分析了不同设置方法对数值模拟结果的影响;对不同级数深井离心泵模型的数值模拟结果进行了讨论。在此基础上,选择出适合深井离心泵的数值模拟设置方法。将数值模拟结果与试验结果对比,分析了两者的差异,表明了利用Fluent软件预测深井离心泵性能的可行性。     

适于板料激光冲击成形的弹塑性本构模型

基于几种经典的弹塑性本构模型理论,利用ABAQUS软件对TA2板料进行了激光冲击的仿真研究,并做了冲击试验。比较试验和仿真结果,以期找到板料在激光冲击的高应变率情况下,表征材料力学性能的本构模型。结果表明,硬化行为和应变率效应对板料激光冲击下变形有比较显著的影响,基于Johnson-Cook本构模型的仿真结果与试验结果最为接近。     

基于CFD-DEM的稻谷通风阻力数值模拟与试验

为探究稻谷通风中谷层阻力的变化规律,基于离散元理论,构建了2个品种稻谷颗粒的数值模型,采用CFD-DEM耦合模拟了垂直圆管约束中的稻谷颗粒群在不同风速及谷层深度下通风阻力的变化规律。结果表明:在表观风速一定时,谷层阻力随谷层深度的增加而非线性增加(R20.99);当谷层深度一定时,谷层阻力随表观风速的变化关系可表达为二次多项式形式(R20.98);不同品种的稻谷在相同条件下谷层阻力变化趋势相同,数值不同,长粒型较短粒型谷粒通风阻力小。通过搭建试验装置,对模拟结果进行了试验验证,成对t检验(α=0.01)结果表明差异不显著,数值模拟与试验结果吻合,证明应用CFD-DEM方法数值模拟稻谷通风阻力是可行的,获得的拟合方程可用于谷仓通风阻力计算,指导就仓干燥系统管网设计及风机的选配。     

端部效应修正螺旋窄槽理论应用于液膜机械密封的解析法

针对螺旋槽上游泵送机械密封的研究和设计过程中,利用未考虑修正因素的近似解析法所得结果与试验结果偏差进行比较,为准确、高效地解析计算螺旋槽上游泵送机械密封的性能,考虑液体进入螺旋槽时会产生压力损失的“端部效应”,对螺旋槽根处的压力进行了修正,获得了修正后的液膜压力分布近似解析表达式和密封的开启力.并将开启力与未修正的近似解析计算结果、数值模拟结果和试验结果进行了比较.结果表明:修正后的近似解析计算结果与数值模拟结果和试验结果基本吻合,当密封处于低压差工况时,与数值模拟结果的平均相对误差为19％,最大相对误差为62％,与试验结果的平均相对误差为86％,最大相对误差为155％;当密封处于高压差工况时,与数值模拟结果的平均相对误差为19％,最大相对误差为25％.研究结果可为上游泵送机械密封等液膜润滑机械密封的研究、设计和应用提供参考.     

Numerical study on two-phase flow in horizontal pipe

Two-phase flow in a horizontal pipe was investigated by using numerical and experimental visualization methods.A horizontal pipe was built for qualitative and quantitative flow visualization.The length of horizontal pipe flow system was 9.5 m and the inner diameter was 51 mm.High-speed video method was used for the qualitative visualization and PIV method was applied for the quantitative visua-lization.The same geometry model was used for the numerical study.Three flow regimes including stratified flow,elongated bubble and slug flow field were generated and visualized by using numerical and experimental methods.The results show that the numerical simulation results are qualitatively si-milar to that of the experimental results.In addition,more quantitative results can be analyzed by numerical method.Development and decay process of slug flow was investigated,showing that the decay of slug heavily depends on the magnitude of nose velocity and its lasting time.It can also be found that the liquid superficial velocity plays a significant role in affecting the slug frequency.When keeping the gas superficial velocity constant,the frequency will increase with the liquid superficial velocity.     

便携式采茶机切割器运动仿真与试验

利用ADAMS软件对双动割刀往复式切割器进行运动仿真研究,依据仿真结果,应用响应面法对一次切割率、重割率和漏割率进行分析,确定齿距20mm、齿高19mm、刀机速比1.05为最优组合。此时,一次切割率、重割率和漏割率分别为76.45%、21.34%和2.50%。利用双动割刀往复式切割器进行田间试验,并与仿真结果进行对比分析。结果表明,一次切割率实测值与模拟值绝对误差小于6%,漏割率实测值与模拟值绝对误差小于2%。此方法可为便携式采茶机切割器的参数优化提供理论依据     

寒冷地区日光温室水平地埋管蓄热效果研究

为研究寒冷地区日光温室应用太阳能土壤增温系统的地温变化情况和土壤蓄热效果,利用ICEM建立了二维水平埋管土壤蓄热物理模型,并基于试验工况运用FLUENT对典型日水平埋管与土壤的非稳态传热进行了数值模拟.结合试验数据和数值模拟进行分析,结果表明:白天土壤蓄积的热量可以保持夜间至次日系统运行前的土壤最低温度在10cm深处为...