热声复合环境下薄壁锥壳结构响应计算与疲劳寿命预估

目的研究热声复合环境下薄壁锥壳结构的动力学响应与疲劳寿命。方法采用耦合的有限元/边界元法,完成不同热声载荷下的振动应力计算。基于改进的雨流计数法,对不同热声载荷下危险点位置及典型位置的疲劳寿命进行预估。结果屈曲前随温度的增加,薄壁锥壳结构的基频降低,屈曲后在一定温度范围内时,基频增加。薄壁锥壳结构的应力集中主要出现在孔边位置,基频在热声激励响应中起主导作用。低阶固有频率处存在较大峰值,高阶频带范围内的峰值较小,模态密度较高。结论在800～1000℃的温度载荷与强声载荷下,薄壁锥壳结构的疲劳寿命只能维持几个小时,所以在抗声疲劳结构设计中要考虑响应谱的频率结构,及注重结构孔边位置的结构设计。     

混合胁迫条件下蓝藻运动特性研究

为了探究混合控藻技术对蓝藻运动分布特性的影响,实验测定了太湖蓝藻在不同光照度、温度、压力等条件下的上浮/下沉速度.蓝藻在1 500~6 000 lx光照度范围内均表现出很强的上浮性能,光照度大于1 500 lx时,上浮速度大于0.8cm·min-1的藻颗粒占58%;当光照度小于1 500 lx或大于6 000 lx时上浮速度将减弱.在8~25℃环境下,蓝藻呈上浮运动,且随着温度的升高,上浮速度增加.在0~0.1 MPa压强条件下蓝藻上浮,且随着压强的增加上浮速度减慢;当压强达到0.2~0.3 MPa时大部分蓝藻悬浮于水中,只有少部分上浮或下沉;当压强达到0.4~0.6 MPa时,蓝藻明显下沉,且随着压强的增加下沉速度增大,0.6 MPa压强下,下沉速度大于1.0 cm·min-1的藻颗粒占52.5%.当外界压力超过藻细胞气囊所能承受的范围,气囊开始破裂,藻细胞的浮力变小直至小于其重力,导致藻颗粒下沉.常压下,藻颗粒粒径越大,上浮速度越快,密度越小;高压下,藻颗粒粒径越大,下沉速度越快,密度越大.     

围压对流体包裹体和玻璃包裹体均一温度的影响

用一种新的高压(达700MPa)、高温(达1400℃)显微热台来测量水热蚀变石英和浮岩透长石中压力对流体包裹体和玻璃包裹体均一温度的影响。在水热环境合成的石英中,在200—250℃和0.1—400MPa的范围内,压力对含水流体包裹体的影响为9℃/100MPa(1 kb)。压力对透长石捕获的流纹质玻璃包裹体的影响更大:在560—850℃和0.1—400MPa的范围内均一温度下降的速率高达70℃/100MPa。     

先进增强结构仿真分析与实验研究

目的 研究先进增强结构受载条件下的应力分布特点.方法 开展先进增强结构有限元仿真分析,模拟先进增强结构在单轴载荷作用下的应力应变特点,同时开展先进增强结构力学试验.试验以0.02 mm/s的速度匀速加载至20 kN,采用应变检测方法获取先进增强结构复合材料结构和金属基体结构的应力应变大小,对比分析有限元和试验结果.结果...     

聚乙烯塑料类固体废弃物热裂化研究

在反应温度455-495℃,氢气压力0.1～4.0MPa和反应时间2～12h的范围内,就聚乙烯塑料类固体废弃物热裂化时温度、压力和反应时间的影响以及不同反应条件下产物的碳数分布、馏程变化进行了探讨,得出适合于生产柴油馏分的反应条件是温度475℃,常压或低压,反应时间4h等。     

高超声速导弹随机振动响应分析

目的 研究某高超声速导弹飞行过程中的振动状态,获得导弹在给定压力载荷下的振动响应特性。方法结合有限元分析、随机振动理论,利用三维软件构建导弹有限元模型,并在Ansys Workbench平台对其进行模态分析及谐响应分析。基于模态分析结果,对导弹进行随机振动响应试验,探究导弹在频域及力学上的振动响应特征。结果 计算得出导弹前六阶固有频率和振型,获得导弹上一检测点在给定振动激励载荷下的加速度响应曲线,并得到导弹整体结构的应力分布云图。结论 导弹模型强度符合要求,导弹在振动激励载荷下的加速度响应峰值均出现在380～400Hz,应力极值出现在导弹尾部区域,在此区域内,导弹更易产生结构性损伤。在飞行器地面环境模拟试验中,应着重考虑此频域及位置的振动条件。     

航空发动机复材外涵机匣静热强度试验方法研究

目的 提出一种飞机发动机外涵机匣静热强度考核试验方法,实现对高温环境下机械载荷与气流压力载荷同时作用时外涵机匣的强度考核.方法 以典型外涵机匣模拟件为试验件,利用所设计的试验装置与外涵机匣模拟件合围成一套能够施加温度载荷、机械载荷以及内腔气压载荷的被试结构,在通过温度加载系统、静力加载系统和气压加载系统同时对被试结构模...     

聚碳酸酯中低应变率范围下动态力学性能研究

目的研究聚碳酸酯材料在一定温度下中低应变率范围内的力学性能。方法利用高速液压伺服材料试验机和非接触测试分析系统,在不同温度(-45~70℃)下对聚碳酸酯材料进行应变率范围(0.05~60 s-1)的动态拉伸试验,获得各温度不同应变率下的真实应力-真实应变曲线。结果聚碳酸酯材料的屈服强度和流动应力随着应变率的增加而增加,随着温度的增加而降低。结论聚碳酸酯材料在此温度和应变率范围下具有明显的应变率强化效应和温度软化效应。     

再入环境测量火箭测试平台总体设计与关键技术

目的 研究弹头再入飞行时表面的脉动压力等参数特征及变化规律,借助火箭测试平台飞行试验,同步获取自由飞行状态下载荷段外部脉动压力、时均压力、温度与内部结构振动、冲击响应数据,认识和预测脉动压力载荷与结构响应的相关性,同时为结构响应等效的数值模拟验证提供支撑.方法 根据飞行试验测试的目的 和要求,计算火箭测试平台的总体参数...     

工程塑料环境因素与载荷应力耦合作用试验装置研究

目的 设计一种能够模拟工程塑料实际服役工作环境的试验装置,在多型自然环境中,构建兼具环境因素侵蚀与载荷应力耦合作用的试验条件。方法 研制工程塑料环境因素与载荷应力协同作用试验装置,采用包括拉伸加载、弯曲加载、控制系统等组件的模块化设计,实现0.01~16 Hz加载频率的拉伸及弯曲载荷,最大1 550 kg的拉伸载荷,最大375 kg的弯曲载荷。结果 将研制完成的试验装置置于多型自然环境下对试验施加恒定和交变载荷,以真实模拟工程塑料实际服役中的环境因素与载荷应力协同作用。结论 试验装置制造加工难度小,结构稳定可靠,可用于评价和研究工程塑料等系列类型材料的环境损伤性能演变。     

热-力循环载荷下身管镀层裂纹扩展规律研究

目的研究身管镀层裂纹的扩展机理,提高身管寿命。方法针对身管镀层裂纹损伤,提出一种基于扩展有限元方法(XFEM)结合内聚力模型(CZM)的方法。建立热–力耦合的镀层身管有限元模型,通过间接耦合的方式,将温度场导入有限元模型,通过CZM本构模型来模拟其损伤失效行为。对镀层初始裂纹在热–力载荷下扩展到镀层/基体界面的情况进行仿真分析。结果在高温高压环境下,镀层初始裂纹扩展速度很快,在第1发射击完成后便扩展到基体结合面,初始裂纹扩展到镀层/基体界面时,裂纹尖端的存在使局部具有较大切应力,达到1180 MPa。在连续射击工况下,造成镀层结合面的开裂。结论在高温高压载荷下,镀层初始裂纹很快扩展到镀层/基体界面,且身管镀层承受的热应力是导致镀层开裂的重要因素。     

力学载荷条件下 EB-PVD 热障涂层损伤行为研究

目的研究力学载荷条件下EB-PVD热障涂层的损伤行为。方法采用电子束物理气相沉积工艺(EB-PVD)制备热障涂层(TBCs),利用SEM和体式显微镜对力学性能试验后带涂层试样的断口特征、裂纹形貌和金相组织进行观察,分析热障涂层在拉伸、持久和旋转弯曲疲劳等典型力学载荷条件下的损伤行为。结果在室温拉伸条件下,陶瓷层内先出现垂直于应力轴、沿柱状晶簇扩展的平行环状周向微裂纹,随着拉伸塑变量的增加,局部区域裂纹贯穿粘结层并进入合金基体;900℃高温拉伸条件下裂纹也产生于陶瓷层,但裂纹均钝化于粘结层与陶瓷层的界面,并穿透粘结层。在持久条件下,试样在弹性变形阶段涂层即发生开裂,随后沿着陶瓷层柱状晶簇间扩展,但未扩展至粘结层;在高温高周疲劳条件下,裂纹首先出现在粘结层,随后向基体逐渐扩展,扩展深度较浅,而基体疲劳裂纹在粘结层裂纹末端萌生并倾斜滑移扩展。结论提高粘结层韧性、减少粘结层中裂纹萌生和向基体扩展,是热障涂层材料和工艺优化的有效途径。     

刚性隔热瓦对舱段结构动特性影响规律分析

目的 分析刚性隔热瓦尺寸、瓦间缝隙大小及热环境对典型舱段结构动特性的影响规律.方法 以刚性隔热瓦式热防护系统的高超声速飞行器舱段结构为研究对象,建立其动力学模型,分别研究自由-自由边界条件下刚性隔热瓦尺寸及瓦间缝隙大小对舱段结构动特性的影响规律.开展热环境下舱段结构的稳态热传导分析,获得热环境下舱段结构的温度场分布,然...     

模拟深海环境下高强钢焊缝阴极保护研究

目的研究海水中阴极极化电位下高强钢焊缝氢脆断裂的规律,确定合理的阴极保护电位区间。方法通过模拟深海压力环境,采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)、电化学测量方法和腐蚀失重试验进行研究,结合电子显微镜对断口形貌进行观察。结果模拟深海4.50 MPa压力环境下,随着阴极保护电位负移,高强钢焊缝保护度逐渐提高,在极化电位为-0.77 V(vs Ag/Ag Cl/海水,下同)时,材料的保护度达到90%。在-0.71~-0.95 V的电位区间内,高强钢焊缝断裂的方式为韧性断裂;在-1.00 V电位下,高强钢焊缝断裂的方式为脆性断裂;在极化电位不超过-0.96 V时,材料的氢脆系数不超过25%。结论高强钢焊缝在深海环境下的合理保护电位区间为-0.77~0.96 V。     

风荷载作用下钢管脚手架新型外挂防护网受力性能试验研究

为研究钢管脚手架新型外挂防护网在风荷载作用下的受力性能,通过室内水平往复荷载试验,分析了新型外挂防护在两组不同分载装置作用下的最大变形、破坏最薄弱位置以及对整个脚手架架体的影响.结果表明:在标准风荷载作用下,该新型外挂防护网对整个脚手架架体的影响很小,主要应变都出现在防护网的外框及斜撑骨架上;随着作用荷载的逐渐增大,防...     

丙烯腈生产废水的催化湿式氧化

在高压反应釜中采用Mn-Ce和Co-Bi复合催化剂通过催化湿式氧化法处理丙烯腈废水。试验结果表明Mn-Ce和Co-Bi复合氧化物催化剂的活性强烈的依赖于Mn-Ce和Co-Bi的组成。Co-Bi复合催化剂对丙烯腈废水的氧化活性最高,且在酸性溶液中无金属离子溶出问题。在反应温度190～200℃,氧气的分压1.5～1.8MPa,反应时间为90min,丙烯腈废水的COD去除率超过90%。     

稠油热采井防砂筛管失效机理及完整性研究

目的 防止热采井筛管损坏,延长热采井防砂有效期.方法 基于有限元理论,分别针对基管和外保护套,开展热采井优质防砂筛管在不同热应力补偿器及其安放间隔条件下的完整性研究,并开展室内实验,探究筛管在腐蚀、冲蚀共同影响下的失效规律.结果 目前现场所使用的热应力补偿器设计基本满足防砂筛管基管的力学完整性需求,但无法保证外保护套的...     

激光表面处理对工业级锆基块体非晶合金弯曲变形和缺口韧性的影响

目的 改善块体非晶合金的弯曲力学性能,同时考虑航空结构材料选材的经济性,研究激光表面处理工艺对工业级Zr_49.7Ti₂Cu_37.8Al₁₀Er_0.5块体非晶合金弯曲变形和缺口韧性的影响规律。方法 采用低纯原料和低真空制备条件获得工业级Zr_49.7Ti₂Cu_37.8Al₁₀Er_0.5块体非晶合金试样,考虑到弯曲条件下试样受到拉伸和压缩2种正应力状态,研究不同处理工艺和激光处理表面对试样弯曲变形和缺口韧性的影响。结果 当激光处理表面位于弯曲试样的2个侧表面时,其对试样的塑性变形能力和断裂强度没有明显的影响,但会显著降低试样的缺口韧性,从(56.4±3.4)MPa·m^1/2降低到(26.2±4.8)MPa·m^1/2;激光处理表面位于弯曲试样的受拉侧时,试样的弯曲断裂强度从2 150 MPa降低到1 800 MPa;当激光处理表面位于...     

LDPE装置乙烯等熵增压过程关键安全问题研究

为评估超高压聚乙烯(LDPE)装置乙烯压缩过程的失控风险,采用ASPEN等对乙烯等熵增压过程热效应进行了系统性研究。研究表明,乙烯分解速率随温度升高呈指数型增长,分解爆炸的最大压力为初始压力的3.5倍。工况条件下乙烯一级等熵压缩至250 MPa时的绝热温升为724℃,50 MPa为增压梯度的关键变化点。采用两次六级的形式进行增压,2个压缩机的绝热温升降分别为390,101℃。乙烯泄放过程的冲击波会使界面侧空气压缩升温,空气等熵压缩至1 MPa时温度可达到400℃。在乙烯增压过程中应综合考虑压缩级数与热效应,并严格控制绝热温升。