焊后热处理对7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

使用搅拌摩擦焊（FSW）设备对厚度为6 mm的7075高强铝合金平板进行对接试验。采用不同热处理工艺（固溶温度、时效时间）对接头进行热处理,并对不同热处理工艺下的接头进行微观组织观察和显微硬度测试。研究结果表明：7075铝合金FSW接头由焊核区（WNZ）、热机影响区（TMAZ）及热影响区（HAZ）组成,WNZ为细小均匀的等轴晶组织;热处理后接头WNZ部分晶粒发生粗化;随着固溶温度的升高,晶粒粗化程度增大;随着时效时间的延长,WNZ晶粒粗化程度变化不明显;FSW接头显微硬度分布呈“W”型,热处理后接头显微硬度均有不同程度的升高,随着时效时间的延长,接头的显微硬度先增大后减小;固溶温度490 ℃、时效温度120 ℃、时效时间24 h是厚度为6 mm的7075铝合金FSW接头的最佳热处理工艺参数。     

铝/不锈钢电磁脉冲焊接界面组织性能分析

利用改进的70 k J高能量电磁脉冲设备,在最佳焊接工艺参数下(脉冲电流750k A,电压17 k V,频率18 k Hz),实现了高强度的铝/钢电磁脉冲焊接。进行扫描电镜对接头微观形貌观察和元素分布的EDS分析,结果表明:铝/钢焊接界面呈小波状形貌,界面波幅和波长比值是0.27,界面性能比较稳定;接头界面存在5~13μm的过渡区,点扫描元素含量并取其均值,铝为75.33%,铁为23.23%,推断生成Fe Al3金属间化合物;铝基体到结合界面硬度逐渐增大,钢基体到结合界面硬度逐渐减小;拉伸试样断裂位置在铝合金近搭接接头处,断口形貌呈现大小、深浅不一的韧窝塑性断裂,第二相粒子产生空洞形核后长大、聚集和断裂的特征,研究结果可为电磁脉冲焊接提供理论数据。     

焊缝宽度对碳钢对接接头残余应力分布的影响

针对当前大量焊接结构采用对接接头形式，存在焊缝宽度影响结构表面残余应力分布的问题，课题组结合有限元仿真软件ABAQUS建立了一种利用双椭球摆动热源进行窄间隙焊接的平板对接模型，并使用焊缝非线性的热弹塑性有限元法，计算出Q235A钢在4种不同焊缝宽度下对接焊接接头的残余应力分布。计算结果表明：小尺寸焊缝宽度的对接接头在焊缝中心和热影响区存在超过屈服强度级别的残余拉应力；大尺寸焊缝宽度则会导致不利的横向残余拉应力。因此，在进行焊接结构设计时，选取中等焊缝宽度可以提高焊接结构的力学性能。     

含孔洞材料细观韧性损伤的体胞模型分析

本文对六面体含球形微孔洞体胞在不同的三轴应力状态参数和Lode参数条件下进行了三维大应变数值模拟分析。着重讨论了Lode参数的不同对微孔洞在不同方向长大的影响．分析结果表明：（1）Lode参数不同可导致微孔洞在不同方向长大呈现不同的规律，从而使得做孔洞在变形后形状上呈现很大的差异；（2）且Lode参数不同可使微孔洞体胞对应的微孔洞失稳扩张应变有很大的不同．     

冷却风机性能试验的仿真计算方法研究

针对冷却风机在设计优化过程中存在试验成本高和效率低等缺点，课题组提出了基于CFD的风机性能试验仿真方法。冷却风机性能试验仿真以CATIA建模软件和FLUENT流体仿真软件为基础，通过CFD计算，实现对冷却风机气动性能参数的分析与研究。仿真的湍流模型采用RNG κ ε模型，旋转模型采用MRF多重参考坐标系模型，求解方法选用SIMPLE算法。通过仿真数据与试验数据的对比，得出各性能参数的仿真误差均在9%以下，仿真精度在可接受范围内。研究结果表明：冷却风机性能试验仿真的条件设置和计算方法可以满足一般工程应用；仿真模型具有一定的应用价值，可以利用其研究冷却风机的气动性能。     

缝洞型油藏储集体分类建模方法研究

为了表征缝洞型碳酸盐岩油藏储集体类型多样、尺度差异大、空间分布规律复杂的特征，采用"分级分类、岩溶相控、多类型融合"的方法，分别对不同类型缝洞储集体的规模大小、外部几何形态及内部属性特征进行建模，建立了基于岩溶成因的融合原则，实现了不同类型缝洞储集体的融合，并通过新钻井验证了模型可靠性。结果表明，该方法适用于此类强非均质性油藏的地质建模，能够有效表征不同类型储集体及属性参数的空间分布特征。基于模型，细化了XX单元的储量构成，其中，溶洞储量占63.1%，溶蚀孔洞储量占34.5%，大尺度裂缝储量占2.4%。该模型在油藏数值模拟中取得了较好的拟合效果和模拟结果。     

氮肥施用对冬小麦土壤残留NO3^——N含量及根系分布影响

通过6个氮水平试验，研究了不同氮肥用量对冬小麦土壤剖面NO3^--N含量及其与根系空间分布对应关系的影响；探索了土壤剖面NO3^--N含量与氮肥施用量的趋势规律，以及冬小麦施用氮肥对地下水造成污染的成因、规律及最危险时期。     

75kg/m钢轨接头预留轨缝与接头热应力场分析

近期某干线铁路区间钢轨接头联结零件出现大量损坏的情况,为进一步探究故障原因,以线路普通接头为研究对象,以十余年轨温数据为基础,计算铺轨作业时预留轨缝、钢轨伸缩量,并且分析其在日常环境下的温度场分布及温度效应。依据轨道真实结构建立75 kg/m钢轨接头联结零件有限元温度场模型,分析不同工况下温度云图,并总结其分布规律。研究发现:该地区15 a内,各月预留轨缝平均值相差不大;对于普通钢轨接头,在螺栓中部、钢轨扣压部分、鱼尾板螺栓孔位置产生应力集中;受螺栓预紧力影响,钢轨接头应力集中点最大点在螺栓中部,且受预紧力影响较大;接头联结螺栓预紧力对钢轨温度应力影响比扣件更为明显;这些研究成果为今后养护维修工作提供理论支持。     

基于PrO／E二次开发技术的参数化设计

利用Pro／E二次开发工具Pro／Toolkit，对三维模型进行参数化设计。详细论述了pro／E二次开发的原理、方法及实现过程，并以螺母为例，给出了具体的应用实例。     

基于VC++及UG的多级滚柱转子泵转子参数化模块建立

鉴于对滚柱转子泵设计采用传统方法设计存在设计周期长，效率低的问题，采用对滚柱转子泵进行参数化设计将大大提高产品的设计效率，利用VC++6.0，以UG为二次开发平台，生成参数化建模体系，达到快速设计该泵的目的。同时也为该泵今后的动力学分析、有限元分析、直接生成图纸奠定坚实基础。     

40 mm厚铁素体不锈钢与16Mn钢异种电子束焊接接头显微组织结构研究

为了探究异种钢焊接接头的强度和使用性能，课题组对焊接接头不同位置处的显微组织结构进行研究。首先，电子束焊接将06Cr13Al铁素体不锈钢（FSS）对接连接到16Mn低合金钢厚板上；通过工艺优化，在电子束偏移向16Mn钢1.5 mm时获得成型良好的焊接接头；采用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究异种焊接接头不同位置处的显微组织，并测试异种接头硬度。结果表明：焊缝主要由粗大的柱状晶和中心轴向晶粒组成，显微组织由板条马氏体组成；16Mn钢的热影响区（HAZ）显微组织为羽毛状的上贝氏体和针状铁素体，铁素体不锈钢热影响区主要以粗大的铁素体和马氏体组成；焊缝区的显微硬度明显高于母材，焊缝不同厚度处的显微硬度没有明显的差异。焊接接头成型良好，未观察到缺陷。     

长江经济带城市功能联系网络及其协调发展空间效应研究

城市功能联系网络的空间外部性对解释区际互联互助、推进区域经济协调发展具有重要意义。文章以长江经济带110个地级及以上城市为研究对象，探究产业联系下的城市功能网络结构及其协调发展空间效应：首先，根据城市产业分类及功能特性构建了城市功能结构体系；其次，基于产业联系角度，运用修正引力模型测算城市功能网络联系强度，并借助重尾分级法确定网络层级结构；再次，运用社会网络分析法从网络空间分布结构、网络密度效率和网络边界效应三个层面剖析各类功能网络结构特征；最后，构建空间计量模型检验城市功能联系网络对区域经济协调发展的空间效应。研究发现：全域内各类城市功能网络结构形态存在差异，流通和公共服务功能网络呈跳跃式交织联结分布，其余三类功能网络均呈“东密西疏”梯度化递减的网状分布；全域内各类功能联系网络具有相似的空间分异性，上游以成渝双核引擎式联动发展，中游形成以省会城市为核心的“三足鼎立式”轮轴辐射结构，下游呈“一核多中心式”扁平化结构；城市综合功能网络对区域经济协调存在正向空间溢出效应，且这种空间效应存在区域异质性；产业联系的分功能网络对区域经济协调的作用程度存在差异，生产功能溢出效应最大，流通和公共服务...     

碟式分离机高速转鼓ANSYS应力分析及实测验证

为了分析碟式分离机的转鼓体应力分布的情况，课题组应用ANSYS有限元分析法建立了转鼓的分析模型。锁环螺纹联接、转鼓内装件都会对转鼓体应力分布及大小产生直接影响，因此，对包含内装件的真实转鼓进行了建模仿真分析。探讨了薄厚碟片组对转鼓体应力场与位移场的影响，并利用光学法数字图像相关（DIC）非接触测量仪器及专用软件，对空载转鼓体外圆壁面的位移场分布进行了实测。研究结果表明：该碟式分离机转鼓体的应变（位移）场的仿真分析结果与实测结果的位移场分布规律相近；转鼓体内侧底部处的应力负荷最大处位于靠近碟片架内侧处；依据实测数据有待对有限元分析模型的建模方法做进一步的改进。研究结果对碟式分离机转鼓的结构优化、复杂组合结构的转鼓总成的有限元建模具有直接的参考作用。     

基于三维岩相建模的火山岩岩性识别与预测

长岭1号气田蕴含了丰富的天然气资源，其中绝大部分储存在营城组火山岩中。营城组火山岩主要为酸性火山岩，具有岩性复杂、孔洞缝较发育及储层难预测等特点。制约火山岩气藏开发的关键问题是能否准确识别和预测岩性。针对目前本地区对岩性、岩相认识不清的问题，充分利用岩芯、成像测井、岩屑和常规测井等各种有效信息，借助神经网络技术，建立了单井岩相解释模型。在此基础上，提出了火山岩体控岩相建模的策略，将确定性建模与随机建模相结合，建立了火山岩三维岩相分布模型，实现了火山岩岩性的空间展布预测，为气藏的开发提供了依据。     

含宏观孔泡沫铝阻尼行为研究

本文采用空气加压渗流技术制备了含宏观孔开孔泡沫铝材料.宏观孔的直径大小为0.8毫米和1.4毫米,宏观孔体积分数为69%和76%.通过多功能内耗仪采用内耗技术测试了泡沫铝在不同温度、不同频率和不同振幅下的内耗谱特征,利用内耗技术研究了宏观孔开孔泡沫铝的阻尼行为.泡沫铝的阻尼能力比致密工业纯铝的阻尼能力得到了很大的提高,泡沫铝的内耗随着测量频率的增加而增加.同时,内耗也随着应变振幅的增加而增大.运用透射电子显微镜对材料的微观结构进行了观察,发现在晶界附近存在有大量的位错亚结构.根据内耗测量和微观观察提出了泡沫铝中可能的阻尼机制:孔周围的应力集中和模式转换、孔洞/金属基体界面处由于动力学模量相差很大而使机械能转化为热能和孔洞发生不均匀的膨胀或畸变使外加应变能耗散为热能.     

挤吹线缆架结构优化设计

针对挤吹线缆架抗支撑能力不足、使用过程中产品变形量大等问题，课题组对含不同加强筋结构的挤吹线缆架在支撑载荷作用下的力学性能进行了数值仿真研究。利用UG（Unigraphics NX）软件建立了2种挤吹线缆架的有限元模型，在受力面上设计了2种不同的加强筋结构；采用正交试验法设计L9(4)正交表对其主要设计参数进行优化分析；仿真计算了挤吹线缆架在支撑载荷下的响应，比较分析了2种不同模型下的应力分布。实验结果表明加强筋的脱模斜度对产品变形量的影响最大，受力面加强筋的角度对产品所受应力的影响最大。加强筋设计为凸起结构时更利于实际生产及产品的使用。     

CNT网络材料微观结构变化的数值模拟研究

为探究力学载荷作用对碳纳米管（carbon nano tube，CNT）网络材料微观结构的影响，笔者建立了CNT网络材料的粗粒化模型，运用粗粒化分子动力学模拟方法对CNT网络在力学载荷作用下的微观结构变化行为进行仿真分析。结果表明：CNT网络材料的取向程度在拉伸应变增加初期增大速率较快，后续随着拉伸应变的增加取向程度趋于平稳，最终会趋近于稳定值0.95；在压缩载荷作用下，CNT网络材料的取向程度会随着应变的增大而减小，且最后减小至0.15；力学载荷速率不会影响CNT网络取向程度的变化规律。     

夹持条件对铝钢薄板CMT点焊变形的影响

夹持条件对焊接变形存在着突出影响，为了获得变形较小的焊接件，改善焊接质量，课题组利用CMT技术对异种金属铝钢薄板搭接进行点焊试验，测出焊后板件变形；然后，在相同工艺下对铝钢薄板试样的点焊进行有限元仿真，得到样件的变形规律，并与试验测量数据进行对比，验证了焊接仿真的可靠性；最后，采用响应面法建立夹持点位置、搭接宽度与焊接变形的数学模型。研究结果表明：随着搭接宽度或者夹持点位置的改变，焊接变形均呈现出由小到大的变化规律；不同搭接宽度下均存在最佳的夹持点位置使得焊接变形最小；当夹持点位置处于40~63 mm、搭接宽度在30~53 mm范围时，焊接件的变形量较小。     

三维疲劳裂纹扩展仿真技术研究

应用参数化、模块化有限元建模技术和接触技术仿真半椭圆表面裂纹(前缘曲线和节点),提出了在裂纹前缘形成辐射状奇异单元网格的建模方法和采用有限元接触技术来施加裂纹模型边界条件的方法,实现了裂纹前缘奇异应力场和裂纹模型远场应力的模拟,建立了三维块体初始半椭圆表面裂纹多自由度扩展仿真模型.通过裂纹前缘离散点的正交扩展和拟合得到裂纹扩展前缘形状,使裂纹扩展更加具有自由度.提出了裂纹前缘拟合误差控制扩展步长的方法,使裂纹扩展过程中扩展步长可变.采用参数化、模块化建模技术建立了扩展裂纹模型,实验与仿真结果的比较表明两者基本吻合,说明本文所采用的方法具有很好的实用性.     

基于BIM的城市地下综合管廊建模与系统实现

针对目前城市地下综合管廊二维管理模式存在的直观性差、效率低问题,采用BIM技术,对综合管廊构件进行编码和族库构建。在此基础上,提出了综合管廊结构主体模型、入廊管线模型和附属结构模型的参数化建模方法,实现了管廊模型的快速生成,有效地提高了建模效率。基于C#编程语言、数据库技术、Revit、Unity平台和Dynamo的二次开发技术,开发了地下综合管廊建模平台,实现了综合管廊模型的有效集成、信息查询和三维漫游展示,解决了地下综合管廊可视化运维管理的关键问题,为地下综合管廊整体可视化运维管理奠定了良好的基础。