修复材料性能对框架板式无砟轨道板角离缝的影响研究

分析了框架板式无砟轨道板角离缝原因，建立了含维修材料的框架板式无砟轨道有限元模型，研究了维修材料弹性模量对无砟轨道受力和变形的影响规律，提出了板角离缝维修材料建议。研究结果表明，施工因素、服役环境和长期列车荷载作用是导致单元框架板式无砟轨道发生板角离缝的主要原因；钢轨和轨道板的垂向位移、CA砂浆层压应力随板角离缝面积的增大而增大，轨道板的拉应力则先增大后减小；正温度梯度作用下轨道板的拉应力随维修材料弹性模量的增大而增大，轨道结构位移则随维修材料弹性模量的增大而减小；当维修材料弹性模量从50 MPa增加至1 000 MPa时，列车荷载作用下维修材料的压应力增大了3.25倍；从维修材料受力角度考虑，建议框架板式无砟轨道板角离缝维修材料采用树脂材料，且弹性模量宜为100～300 MPa。     

形状记忆聚氨酯粘弹性行为的纳米压痕实验及有限元模拟

为了揭示形状记忆聚氨酯(SMPU)在微小尺度下的粘弹性力学行为,开展了不同加载速率和保载时间下的纳米压痕实验,获取了硬度和模量与加载速率和保载时间的关系,利用有限元软件ABAQUS建立了纳米压痕轴对称有限元模型,通过三单元粘弹性模型模拟了SMPU在纳米压痕下的力学响应。研究表明：SMPU表现出显著的粘弹性,压入的最大深度随着加载速率的增大而减小,随着保载时间的增大而增大,卸载段的“鼻子”现象随加载速率及保载时间的减小而逐渐显著。SMPU的弹性模量和硬度随加载速率的增加而增加,随保载时间的增加而减小;通过应变率灵敏度模型和无量纲时间灵敏度模型预测了SMPU的固有模量和硬度。通过有限元模拟结果与实验结果的对比,三单元粘弹性模型可以合理地模拟出不同加载速率和保载时间下的压痕实验。为获取微小尺度下SMPU粘弹性本构模型参数提供了一种有效方法。     

退火T2纯铜单向拉伸损伤本构模型的研究

利用SEM、OM、MTS试验机等分析和测试了T2纯铜薄板的显微组织和力学性能,研究了晶粒尺寸和临界损伤因子对T2纯铜力学行为的影响,建立了T2纯铜的双线性弹塑性本构模型,量化了晶粒尺寸和微观组织演变对宏观力学行为的影响.结果表明,在其他变形条件相同的情况下,随着晶粒尺寸的增大,材料的屈服强度和抗拉强度减小.T2纯铜的强度随着临界损伤因子的增大而提高.晶粒尺寸和临界损伤因子相同时,材料的形状因子随着应变的增大具有相似的增大趋势.模型得到的预测值与实验值具有较高的一致性,可以准确的揭示T2纯铜在不同退火温度下宏观变形与微观组织演变之间的关系.     

B4Cp/6061Al复合材料的热变形组织演变研究

为探究B4CP/6061Al复合材料的热变形组织演变规律，进一步优化材料的性能，课题组采用控制变量法，利用热压缩试验分别探究了在不同热变形条件(变形温度、应变速率及应变量)下B4CP/6061Al复合材料的微观组织特征。结果表明：变形温度越高，6061铝基体内部原子的热激活能增大，动态再结晶的形核速度提升，晶粒尺寸也不断增大；随着应变速率增大，复合材料发生动态再结晶的时间缩短，阻碍了晶粒的生长，不利于6061铝基体发生动态再结晶；应变量增加，复合材料的流变应力增大，提高了6061铝基体动态再结晶的形核效率。在不损害复合材料塑性的前提下提高强度和韧性的方法，对改善材料塑性成形能力和优化成形工艺（如轧制、锻造、挤压等）有借鉴意义。     

硬段含量对嵌段聚脲结构与性能的影响

以端氨基聚醚、异佛尔酮二异氰酸酯(IPD I)、二乙基甲苯二胺(DETDA)为主要原料,制备了一组硬段含量不同的IPD I基聚脲。通过FT-IR、DSC、SEM以及拉伸等测试手段,研究了硬段含量对聚脲羰基氢键化程度、微观结构及其力学性能的影响。结果表明:随着硬段含量的增加,脲羰基氢键化程度增加;软段相的微相分离率降低,硬段有序程度增大。硬段含量为35%时材料的力学性能较佳。     

普通碳钢的一种 PVD 镀膜及其耐蚀性研究

为了提高水力喷射压裂中喷嘴的耐蚀耐磨性， 使用普通碳钢进行 PVD 镀膜， 研究了 3 种镀膜试样的表面物理性能和脉冲负偏压的影响， 采用失重法、 电化学法和 XRD 等测试了 PVD 镀膜的耐蚀性。结果表明： 脉冲负偏压在–400∼–700 V， 镀层的沉积速率和显微硬度随负偏压的增大而降低， 膜基结合力先增加后减小； 在高流速下， 3 种试样均表现出良好的耐磨蚀性， 模拟地层水流速为 6 m/s 时， 碳钢的磨蚀速率是镀膜试样的 4 倍； 单因素条件下， 3 种镀膜的腐蚀速率随 Cl−浓度增加先增加后减小， 随 pH 值增加而减小； 3 种镀膜中 AlCrN （厚） 镀膜的耐蚀性最佳， 这与镀膜的致密性和牺牲阳极保护作用有关。     

热处理岩石微观实验研究

在大气压力下，对取自储层的3种岩芯在100～800℃范围内进行加热处理，通过电镜扫描观察和矿物成分分析手段从微观角度研究加热对岩石矿物成分、岩石内部微裂缝网络的影响。结果表明：随着加热温度的升高，岩石矿物成分发生变化，部分晶粒结构遭受破坏；在热应力作用下，由于岩石各向异性的热学特性，在岩石内部出现晶间裂缝、晶内裂缝和穿晶裂缝，并逐渐形成一个发育良好的裂缝连通网络，在宏观上导致岩石渗透率的增加。在实验结果的基础上，对高温作用下的矿物结构变化以及裂缝的发生、发展机理进行了探讨，从微观角度对热处理岩石导致渗透率增加的机理进行了讨论。研究结果对热处理油层以改善井筒附近地层渗流状况具有借鉴意义。     

充气可展开结构中薄膜皱褶的有限元分析

柔性可展开结构作为新型空间结构日益得到广泛的关注和应用.由于薄膜的大量使用,薄膜皱褶已成为高精度空间结构最关心的问题之一.采用基于屈曲理论的有限单元法来研究矩形薄膜结构在剪切载荷作用下的皱褶变形,分析了剪切载荷、薄膜厚度及材料参数对形面精度的影响规律.研究结果表明,薄膜结构的平面度随剪切位移和薄膜厚度的增加而增大,薄膜材料的弹性模量和泊松比对薄膜结构的形面精度影响很小.     

纤维金属帽形结构低速冲击力学性能研究

为了研究纤维金属混合材料帽形结构的动态冲击性能,采用落锤机和夹具测量碳纤维和铝合金的动态参数,采用拉伸机测量静态参数,对2种参数进行对比分析,研究应变率对于材料应力的影响,分别采用指数函数、三次多项式和幂函数拟合二者之间的关系,分析应变率影响材料强度的机制。在落锤机上进行不同速度的低速冲击实验,分别采用动态参数和静态参数进行仿真,验证动态参数的有效性。研究冲击速度和材料对帽形结构抗冲击性能的影响。结果表明：应变率主要影响材料的强度,在应力与应变率的关系中,三次多项式具有较好的拟合效果,碳纤维的拉伸、剪切应力随相应应变率的增加而增加,而压缩应力随着压缩应变率的增加而减小,铝合金的拉伸应力随着拉伸应变率的增加先增加后减小;对不同速度的冲击实验仿真,采用动态参数更接近真实的受力情况;比吸能随着冲击能量的增加而提高,与铝合金和碳纤维相比,纤维金属材料具有优良的抗冲击性能。     

压痕硬度测试的有限元分析

根据压痕硬度测试理论,建立了有限元模型。通过有限元手段分析了金属材料在不同载荷作用下的压入过程,了解在压痕硬度试验过程中压痕周围所产生的应力分布,计算了硬度HB值,与在硬度试验中所测的HB值吻合,证实了模型和材料特性描述的可靠性,在此基础上,研究了不同硬度的试件,载荷对压痕参数和压痕周围应力分布的影响。结果表明:载荷大小直接影响压痕深度、隆起部分、回弹量和塑性区域大小,随着载荷的增加,压痕深度、隆起部分、回弹量和塑性区域大小均有不同程度的增加,增加的程度与材料的硬度有关,而且随着载荷的增加,压入深度加深,压痕周围塑性区域逐渐扩大,其硬度值和塑性区域逐渐趋于稳定范围。     

喷气涡流纺喷嘴参数对内流场特性的影响

为探究高速气流在喷气涡流纺内流道的流场特性规律，课题组基于FLUENT建立喷嘴的参数化模型，采用单一变量法分别研究喷孔数量、喷孔倾角和供气压力对喷嘴内流场的影响。结果表明：受引导部件的影响，内流场气流特性分别存在不规则性，且有较多的回流和涡流现象的存在；随着喷孔数量的增加，喷孔出口气流速度略有增大，内流场涡流现象减少，气流旋转性能显著增强；随着喷孔倾角的增大，气流速度峰值先增大后减小，导引部件螺旋面两侧的轴向速度和切向速度分布有明显不同，而当喷孔倾角超过70°后角度对速度的影响逐渐减弱；随供气压力的增加，气流速度增大，气流旋转特性增强，纱线加捻效果有所提高。该研究对于喷气涡流纺喷嘴的结构设计具有参考价值。     

土壤中氯离子对X70钢腐蚀影响的电化学研究

利用极化曲线技术和电化学阻抗测试技术,研究了X70钢在含不同浓度氯离子土壤中的腐蚀行为.实验结果表明:氯离子对X70钢腐蚀的影响显著.随着土壤中氯离子浓度的增加,X70钢的腐蚀速率也增加.当土壤中氯离子增大到0.3%时,腐蚀速率最大,而后X70钢的腐蚀速率随着氯离子浓度的增大而减小.     

附着滴在粗糙多孔介质表面铺展渗透的数值研究

为了探究附着滴在粗糙多孔介质表面的动力学行为，课题组通过ANSYS FLUENT对液滴在多孔介质上的铺展渗透进行了研究。首先用凹凸槽来代替表面粗糙度的方法，然后使用VOF模型追踪液滴形态变化，最后利用PISO 算法进行数值模拟计算。定量分析了邦德数、平衡接触角、达西数和多孔介质表面粗糙度对液滴铺展半径和渗透深度的影响。结果表明：随着液滴邦德数的增大，液滴更易变形，铺展和渗透深度增加；随着平衡接触角的增大，液滴越难铺展和渗透，但液滴后期阶段渗透深度增加；随着达西数增大，多孔介质的渗透率增大，所以渗透深度增加，而铺展半径相对减小；随着多孔介质表面粗糙度的增大，铺展半径减小，渗透深度增大。该研究的成果有利于提高生产质量和减少环境污染。     

基于ANSYS Workbench的角接触球轴承摩擦热仿真研究

为探究角接触球轴承的生热和机械性能对其工作精度和使用寿命的影响，课题组基于Palmgren摩擦生热理论，建立了轴承热 结构耦合模型；利用ANSYS Workbench有限元仿真软件分析了不同转速和载荷对轴承温升的影响，求解出轴承零件的温度分布；将仿真结果与实验结果的变化趋势进行比较，验证理论模型的正确性，最后得到轴承的热特性规律。结果表明：随着内圈转速的加快和轴向载荷的增大，各部件的温度都会升高，其中滚珠的温度升高幅度最大；且转速对生热量和温升的影响更显著。该研究结果可为轴承结构的热优化设计提供参考。     

喷动流化床内颗粒团聚结构与分布规律研究

为揭示湍动流化过程中颗粒团聚的基本结构，课题组基于矩形喷动流化床对B类颗粒进行试验研究。该实验平台利用控制变量法分析了操作条件、颗粒性质和沿层高度对团聚现象的影响，并提出以颗粒团聚分率来量化颗粒团聚程度。结果表明：床内分别出现了倒U形、U形、环核型、带状和网状5种典型的颗粒团聚结构；颗粒团聚分率随静止床高、颗粒直径的增加而增大；固定总表观气速，增大喷动气速，团聚分率呈现先减小后增大趋势；增大喷口宽度，团聚分率呈现出“S”型变化趋势；其沿床高则表现出先减小后增大的趋势。该研究对应用湍动流化气固流动结构的工业生产过程提供了实验依据。     

基于人工神经网络的2A70铝合金形变显微组织预测

在Gleeble-1500热模拟试验机上对2A70铝合金试样在变形程度为60％、变形温度为360℃～480℃、变形速率为0.01～1S^-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验及固溶处理。分析热变形参数对合金固溶后显微组织的影响，结果表明，2A70铝合金的晶粒尺寸随温度的升高而增大，随变形程度和速率的增大而减小。采用BP神经网络的方法预测2A70铝合金固溶处理后的平均晶粒尺寸，对于样本数据，模型的相对误差不超过±5％；对于非样本数据，模型的相对误差不超过±8％。     

影响材料力学性质的因素分析

随着现代科学技术的迅速发展,各种新材料脱颖而出,于是材料在工程中的力学问题不断趋于复杂化,更需要借助试验手段解决。材料在试验中,温度、变形速率、测量仪器和设备及实验人员等因素对材料的力学性质结果均有不同程度的影响。基于此。该文分析了这些因素对材料力学性质的影响。     

铁铬系B113-2型高变催化剂上变换反应宏观动力学

本文采用内循环无梯度反应器，在3．0MPa压力范围内，对国产B113-2型铁铬系高温变换催化剂上变换反应宏观动力学数据进行了测试．根据测定得到的数据．对幂函数动力学模型进行丁模型参数估计和模型检验，得到了高度显著的动力学回归方程．从动力学方程可以得出：该高温变换催化剂内扩散影响严重；该催化剂上CO2组分对反应速率的影响与其它铁系变换催化剂相比变小，推测可能是由于扩散影响或是该催化剂中Cu组分作用的结果；CO2对变换反应速率还是存在一定的抑制．因此为提高变换反应速率，应当设法减小CO2的不利影响；H2组分对反应速率的影响均比较小，在实际应用过程中，可以忽略．压力对变换反应速率影响较大．3．0MPa压力以下．反应速率随着压力的增加线性提高，但在1．0MPa以下时的增加速度明显高于1．0MPa以上的增加速率．     

疲劳硫化天然橡胶交联密度测试研究

本文通过对硫化天然橡胶疲劳试件交联密度测试研究发现,无论是单轴还是多轴循环载荷作用下。其交联密度都随着轴向应变幅值的增加而增大,同时在相同的轴向应变的作用下,多轴载荷作用下破坏试件的交联密度比单轴的大．     

低渗油藏岩石压敏性及其对渗吸的影响

针对裂缝性低渗透油藏基质中大量原油滞留而采不出来的特点，结合岩芯压敏性实验和渗吸实验，分析了该类油藏周期注水过程中的作用机理。进行了不同渗透率岩芯静态渗吸实验、岩芯的渗透率压力敏感性实验、不同压降条件下的渗吸实验，并将三者实验结果进行了比较分析。研究结果表明，渗吸采收率随着岩芯渗透率的增大而先增大后减小；岩芯渗透率损失主要是发生在有效压力增大的初期阶段；降压幅度和降压速度对渗吸采收率的影响趋势是先减小后增大；周期注水过程中，压力波动幅度较小时，岩芯压敏性起主要作用；当压力波动幅度较大时，压力波动产生的内外压差起主要作用。