Improvement of welding heat source models for TIG-MIG hybrid welding process

Tungsten inert gas-metal inert gas (TIG-MIG) hybrid welding process is an effective way to improve welding productivity and quality due to advantages of the two processes. Mathematical analysis is crucial to fundamentally understand this synergetic welding process. In this study, based on experimental visualization of arc behaviors, some assumptions are proposed to deduce adaptive plane and volumetric heat source models separately for each involved welding method first. The influence of torch angles on distribution of temperature and geometry of weld bead are calculated and compared with experimental results. It shows that this developed algorithm of heat source can be employed to accurately predict welding process whether the electrode gun is slanted backward or forward to the direction of welding. Then TIG-MIG hybrid welding process is simulated and analyzed without considering the attractive or repulsive force of two arcs. The characteristic of TIG-MIG welding process is discussed compared to single MIG. It lays the foundation for the further research on the interaction of the two arcs during TIG-MIG hybrid welding.     

Warm forming die design,Part II: Parting surface temperature response characterization of a novel thermal finite element modeling code

The majority of the research activities in the area of warm forming are concentrated on demonstrating or simulating the improved formability associated with forming lightweight materials such as aluminum alloys at elevated temperatures. However, the ability to design the proper thermal management system within the forming tool is a critical aspect to delivering this technology as a viable, stable production alternative to traditional stamping. This work begins to address the thermal stability issues of this process by examining the impact of process cycle time on the parting surface temperature response. Cycle times of 10, 15, 30, and 300 s were evaluated using a reciprocating surface and a self-heated experimental block of 1020 steel fitted with resistance cartridge heaters. The presented results indicate that cycle time does not significantly impact the steady-state temperature response at the parting surface for a well-insulated die that has proper thermal management. Parting surface experimental results were compared to values obtained numerically and through the use of the novel thermal finite element analysis software PASSAGE/Forming^®.     

储油罐区防火堤受力情况分析

利用ANSYS有限元分析软件,对防火堤受液态物质冲击时受力状况进行模拟,并对防火堤在冲击载荷下的受力情况进行了分析,指出防火堤在事故状态下的脆弱部分,对油库的安全设计、评价和日常维护具有参考价值。     

基于物理过程的矿区地下水污染风险评价

目前国内外所做的地下水污染风险评价的实例研究一般都是从地下水的脆弱性研究出发,并未过多地考虑特征污染物对污染后果的影响.脆弱性是环境对污染物的自然敏感性,而地下水污染评价中更应当体现出污染物在地下水中的迁移分布特性.为了完善地下水污染风险评价的理论和方法,以某尾矿区为例提出了基于物理过程的地下水污染风险评价方法,在污染发生之前,根据经济社会的敏感性条件和污染物将来可能的分布范围,事先划分各个污染风险等级在含水层空间上的分布范围,然后据此反推各个风险等级所对应的污染物源强,以此作为地下水污染风险评价等级的划分标准,通过对污染物在包气带和含水层中的运移进行数值模拟来评价尾矿区地下水的污染风险.结果表明,这种基于物理过程的地下水污染风险评价方法可以给出污染物浓度和风险水平在空间和时间上的分布规律,对于单个点状的污染场地来说,具有详尽的风险表征方式,优于以往基于含水层固有脆弱性指数法的风险评价方法,该方法适用于现有污染场地的风险评价、场地优化选址和为场地建设提供设计参数.     

基于不确定性分析的垃圾焚烧烟气中重金属的土壤沉积及生态风险评估

采用CALPUFF模式模拟某城市垃圾焚烧烟气中重金属Pb和Cd的地面大气浓度,并借助土壤浓度模型以Monte Carlo模拟不确定性处理方法估算重金属经沉降在土壤中的累积,最后利用潜在生态危害指数法对重金属在土壤中的长期累积量进行生态风险评估.结果表明,Pb和Cd的大气浓度最大值分别为5.59×10-3μg·m-3和5.57×10-4μg·m-3,土壤浓度增量中值最大分别为2.26 mg·kg-1和0.21 mg·kg-1;高生态风险区集中在焚烧炉附近的下风向地区,生态风险主要由Cd贡献,Pb基本无污染风险;城市最大污染点达较高生态危害水平概率为55.30%,农村最大污染点达中等生态危害水平概率达72.92%.此外,对土壤浓度模型的参数进行敏感性分析表明,城、乡区域模拟结果分别对土壤混合厚度和干沉降速率敏感性最强.     

铀尾矿库尾矿砂大气污染的控制研究

铀尾矿库运行期间,裸露的尾矿以扬尘形式对周边地区造成环境污染和辐射危害.因此,本文以平地型铀尾矿库为对象,应用CFD技术,探讨滩面形状(弧形、棱形和锥形)对减轻或控制运行期间尾矿库滩面颗粒物的大气迁移和环境污染的作用.结果表明,常年主导风速V=1.0m·s-1条件下,以1 mg·m-3的浓度为抑尘标准时弧形滩面抑尘效果最为明显,棱形滩面和锥形滩面抑尘效果较差.通过对不同风速下几种滩面形状防护效果的分析对比发现,小风速(V=0.5 m·s-1)下3种滩面形式辐射防护均效果良好,但随风速的增大效果逐渐减弱;弧形滩面条件下综合防护效果最佳.     

东亚大气可吸入颗粒物时空分布的数值模拟研究

利用嵌套网格空气质量模式(Nested Air Quality Prediction Model System,NAQPMS)模拟研究了2010年东亚地区可吸入颗粒物(PM10)的时空演变,并初步评估了其对人群健康的危险度.结果表明,NAQPMS模式能够合理地反映东亚地区PM10的时空分布,不同季节观测值和模拟值的总体相关系数达到0.65~0.85.2010年东亚PM10的地面浓度高值区(100μg·m-3)出现在我国华北、华中和内蒙古中西部等地区.其中,无机盐(硫酸盐、硝酸盐和铵盐)对我国东部PM10的贡献最大(10~70μg·m-3,20%~50%);一次PM10次之(5~50μg·m-3,10%~30%),有机物(5~30μg·m-3,10%~20%)和黑炭(3~20μg·m-3,3%~5%)紧随其后.PM10可以引起我国东部人群急性总死亡率增加2%~5%,对我国居民的健康水平构成了一定威胁.     

基于功能仿真的电子产品性能退化分析方法

目的研究基于功能仿真对电子产品长期工作过程中性能退化问题进行分析的方法。方法以DC-DC电源模块为对象,一种方式是直接对电源模块进行加速退化试验,并基于试验数据进行可靠性分析;另一种方式是对电源模块中性能退化关键元器件进行加速退化试验,并将试验数据模型注入到电源模块功能仿真模型中,进行性能退化仿真与可靠性分析,最终对两种分析结果进行对比,验证仿真分析技术的有效性。结果对比显示,加速退化试验分析得到的电源模块平均寿命为281 560 h,仿真分析得到的电源模块平均寿命为357 290 h。结论由于仿真分析方法只考虑了性能退化的关键元器件,结果偏乐观,但是偏差在合理的范围内,证明该方法对于性能退化可靠性分析是有效的,并且应用该方法更便于进行设计改进和迭代分析。     

地下水中污染物的迁移传输及排泄通量研究

以辽宁某化工污染场地为研究对象,结合场地调查结果,应用地下水模型系统软件(GMS)中的MODFLOW和RT3D模型,建立了地下水中污染物的数值模型,探讨其迁移传输及排泄通量。根据模拟结果,地下水中苯、二氯苯和三氯苯的污染羽约在20年后达到动态平衡,污染羽不再随时间变化,污染物的自然衰减速率与污染源释放速率达到平衡。排泄通量估算表明:地下水向河流排泄的量在20年时达到稳定,地下水中苯、二氯苯和三氯苯向河流的排泄通量分别为每天180 g、6 100 g和5.5 g。由于污染物会导致污染生态环境和健康风险,建议从控制污染源、实施污染源区修复和切断迁移传输途径等多种措施控制风险。     

中国地区二次有机气溶胶的时空分布特征和来源分析

二次有机气溶胶(SOA)由于其在大气污染、气候变化与人体健康方面的影响,是我国大气环境中一种重要的污染物.确定中国SOA分布规律以及产生来源是大气污染防治的前提.利用全球化学传输模型(Model for Ozone and Related Chemical Tracers,Version 4,MOZART4)并集成多相SOA参数化方案,模拟了中国地区SOA的时空分布,并按前体物分区域进行了来源分析.结果表明,受SOA前体物排放分布的影响,中国地区的SOA主要分布在东部和南部地区,并且夏季SOA产量是冬季产量的2.5倍.中国地区分布的SOA由人为源排放产生占55%,高于自然源(45%);并且境内排放贡献了我国SOA产量的77%,主要影响东部近地面大气的浓度分布.境外排放主要影响我国西部地区,尤其是对高空SOA分布影响显著.