新型Cr12Mo1V1剪切刀具的破坏分析与结构优化

针对目前新型Cr12Mo1V1剪切刀具在使用中频繁发生破坏行为,采用三维有限元方法系统研究了该刀具在切割工况下的力学行为。先得到了该刀具的详细应力场,确定其危险部位,并基于经典强度理论对其破坏进行了分析与校核;详细研究了刀具在出现不同几何尺寸的三维角裂纹时,其裂纹前缘应力强度因子的分布结果。基于这些结果对该刀具的几何结构与尺寸进行了优化,降低了应力水平,提高了抗断裂强度。     

畜禽垃圾螺旋挤压固液分离机优化设计

针对螺旋挤压机对不同类型畜禽垃圾挤压脱水效果不佳和挤压过程的指标不明确的问题,课题组采用间断螺旋结构对螺旋挤压固液分离机进行优化设计。以压力梯度和出料中水的质量分数作为挤压脱水过程的评价指标,选择螺杆转速、开合行程和入料中水的质量分数为影响因素进行正交实验,探究工艺参数对挤压和脱水效果的影响。结果表明：螺旋挤压脱水过程中对压力梯度影响由大到小为入料中水的质量分数、螺杆转速和开合行程,对出料中水的质量分数影响由大到小为螺杆转速、入料中水的质量分数和开合行程。压力梯度的大小能有效反映挤压过程的挤压和脱水效果,调整螺旋挤压机的螺杆转速和开合行程可适应不同类型的物料;在螺杆转速为25.00 r/min,开合行程为45.00 mm和入料中水的质量分数为84.00%时,螺旋挤压机能实现畜禽垃圾最佳挤压和脱水效果。     

低屈服钢拉伸试验与数值研究

为了了解低屈服钢的拉伸性能,开展拉伸试验并进行数值研究:采用圆棒试件进行单轴拉伸试验,分析试件的力 位移曲线、延展性以及断裂模式等;基于幂强化法和加权平均法计算材料颈缩后的真实应力 应变数据;采用扩展有限元方法对圆棒试件的拉伸、颈缩以及断裂过程进行数值模拟。通过与试验数据的对比发现：加权平均法可以得到与实际相吻合的颈缩后的真实应力 应变数据;扩展有限元方法可以对低屈服钢的拉伸、颈缩与断裂过程进行有效的仿真。     

有机玻璃表面裂纹疲劳扩展仿真研究

针对有机玻璃构件在服役过程中常因交变载荷而导致表面裂纹的产生和疲劳扩展,进而引起断裂的行为,课题组通过仿真研究来预测有机玻璃的表面裂纹疲劳扩展寿命。采用7点递增多项式法拟合疲劳裂纹扩展速率得到材料参数;基于裂纹尖端应力场分析软件,将穿透直裂纹测定的材料参数准确应用到表面裂纹的寿命预测上;采用表面裂纹疲劳扩展试验用于验证仿真结果。研究结果表明利用该方法预测的表面裂纹扩展寿命、裂纹扩展形貌与试验吻合较好。该项研究为有机玻璃结构的损伤容限设计提供了一定的参考。     

直书写打印的生鲜品质监测用温/湿度传感器

生鲜在运输和储存过程中有温度和湿度监测的需求,针对传统半导体传感器多感性、选择性差等缺点,课题组设计了一种基于石墨烯与氧化石墨烯（graphene oxide,GO）的温/湿度传感器,并采用直书写3D打印技术将其打印成型。对传感器在温/湿度变化环境下进行了性能研究和解耦分析。实验结果表明：石墨烯和氧化石墨烯分别对温度和湿度响应灵敏且互不干扰,并具有良好的稳定性和重复性,可以实现对运输及仓储环境中温度和湿度的实时、精准监控,降低生鲜的腐坏概率,保证产品质量。     

畜禽垃圾螺旋挤压脱水过程数值模拟研究

为探究畜禽垃圾在螺旋挤压脱水过程中压力与液相体积分数的变化情况,根据畜禽垃圾的处理需求,课题组设计了连续螺旋和间断螺旋2种结构的挤压螺杆。通过计算流体力学的方法,对不同工况下的畜禽垃圾的挤压过程进行数值计算,研究了影响挤压脱水效果的主要因素;并通过试验验证了数值计算的可靠性。结果表明：间断螺旋对挤压过程有良好的促进作用,畜禽垃圾螺旋挤压脱水主要影响因素影响程度由大到小次序为螺杆转速、入料液相体积分数和入料粒径。该研究可为后续螺旋挤压机挤压螺杆的结构优化提供参考。