含缺陷圆轴结构极限承载规律研究

目的 研究车辆传动轴在受损情况下极限承载能力的变化规律。方法 在圆轴上预制缺陷,并对含缺陷圆轴结构承受扭转载荷的能力进行试验和数值模拟研究。结果 当圆孔缺陷深径比保持不变时,圆轴极限扭矩下降比随圆孔缺陷孔径比的增加而减小;当圆孔缺陷孔径比保持不变时,圆轴极限扭矩下降比随圆孔缺陷深径比的增加而减小。当深径比大于0.4时,圆轴极限扭矩下降比与圆孔缺陷孔径比近似呈负线性相关。当缺陷孔径比大于0.4、深径比大于0.2时,圆轴最大扭角减小为15°~35°,各存在缺陷的圆轴的最大扭角差距不大。结论 圆轴扭转失效时,其最大扭角、极限扭矩与圆孔缺陷孔径比、深径比整体均呈负相关趋势。在孔径比和深径比逐渐增大的过程中,极限扭矩呈近似线性关系逐渐降低,而最大扭角先急剧减小,后逐渐趋于平稳。     

机翼槽型梁腹板损伤的有限元分析

以圆孔损伤和裂纹损伤为例,在采用全机有限元模型的基础上模拟受损槽型梁腹板的承载能力,给出了损伤尺寸与残余过载之间的定量关系;证实了当损伤出现在槽型梁腹板等受剪板上时,量取损伤尺寸的方向应垂直于第一主应力方向的结论。这些结论为确定受损槽型梁腹板在不修理的情况下具备多大承载能力提供依据。     

贫铀合金球对Q235钢靶侵彻性能研究

目的 研究贫铀合金球对Q235钢靶的侵彻行为,为贫铀合金材料侵彻行为的深入研究以及在战斗部中广泛应用提供支撑。方法 采用Johnson-Cook强度模型和失效模型建立贫铀合金球撞击Q235钢靶的模型,利用Abaqus/explicit模块模拟研究贫铀合金球初速与尺寸对剩余速度、扩孔面积、侵彻深度的影响,并对结果进行分析。结果 通过试验与模拟得到了贫铀合金球的穿靶极限速度,两者结果基本吻合,验证了模型参数的准确性。相同尺寸下,贫铀合金球的剩余速度随初速的增大呈线性增大趋势,穿靶后速度衰减率为14.6%~33.2%。初速为900~1 300 m/s、直径为5~9 mm时,扩孔面积比为1.08~1.286。贫铀合金球的侵彻深度(H)随直径(d)和初速(v)的增大逐渐增大,三者的关系为 。结论 贫铀合金球初速和尺寸是影响侵彻深度的关键因素,但对扩孔直径没有显著影响。     

直管道电场指纹法有效检测区范围的数值模拟

目的确定电场指纹法应用于直管道时的有效检测区大小。方法采用COMSOL多物理场数值模拟的方法,研究直管道模型在电场指纹检测时的电场分布特征,并探讨电流输入方式、电源电极尺寸、管道尺寸等因素对有效检测区的影响。结果双路电流输入方式能够获得更大的有效检测区,可提高电流利用率及检测效率。有效检测区大小受电源电极尺寸、管道壁厚变化的影响极小,受管道公称直径影响较大。有效检测区与电源电极的最小间距固定,约为管道公称直径的1.5倍。结论确定了电场指纹法应用于直管道时有效检测区的大小,为电场指纹法的管道检测规范的制定提供了科学依据。     

小口径速射自动炮内膛镶嵌Ta-10W内衬的性能试验研究

目的 提高小口径速射自动炮内膛易损部位的抗烧蚀磨损性能,延长炮管使用寿命,提升小口径速射自动炮的作战效能。方法 研制镶嵌Ta-10W内衬的身管衬套和调节塞,在某小口径导气式转膛自动炮上进行实弹射击试验,测试弹丸炮口初速、射频以及被试品关键尺寸磨损量,并与采用全炮钢被试品的试验结果进行对比,评价内膛镶嵌Ta-10W内衬对提升炮管寿命的效果。结果 自动炮镶嵌Ta-10W内衬,在射击580发炮弹后,身管衬套阳线、阴线内表面以及调节塞导气孔直径磨损量分别较全炮钢减小了57.14%、40.00%、91.23%,而弹丸初速和射频变化量也分别较全炮钢减小了82.56%和93.33%。结论 内膛镶嵌Ta-10W内衬的方法克服了钽及其合金炮膛易损部位钢基体表面涂层容易脱落的问题,能够大幅度提高内膛易损部位的抗烧蚀磨损能力,为小口径速射自动炮延寿设计提供了新的技术途径。     

基于相邻内腐蚀缺陷交互作用的油田注水管道剩余寿命研究

为研究内表面含多腐蚀缺陷的油田高压注水管道剩余寿命问题,采用现场腐蚀挂片试验得到注水管道内腐蚀速率并分析腐蚀缺陷分布规律,在此基础上通过有限元方法研究含不同尺寸的相邻内腐蚀缺陷管道的失效压力,得到油田注水管道的剩余寿命。结果表明,腐蚀缺陷深度越大,双腐蚀缺陷交互作用间距越大,当d/t≤0.4时,相邻腐蚀缺陷轴向间距的极限作用距离L_(lim)=2.0 mm;d/t≥0.6 mm时,极限作用距离L_(lim)2.0 mm;腐蚀缺陷越长,腐蚀缺陷之间交互作用越小,极限作用距离也越小。选取胜利油田8条注水管道为计算实例,可得管道的剩余寿命在1～5年范围内,其中2号和6号管道较为危险,在实际运行中应该加强关注和管理。     

提高驾驶舒适性和稳定性的主动式前转向控制策略研究

为了提高车辆的稳定性和驾驶员的舒适性,提出了一种新的可变转向比主动前转向控制器。研究了转向灵敏度和偏航增益率之间的关系,并利用该特性建立了方向盘转角和纵向速度之间的三维图。在此基础上,采用模型预测控制方法设计了主动前转向控制器。在主动前转向控制器执行机构的约束条件下,确定了控制器的最优解。并利用商业软件CarSim和MATLAB/Simulink进行仿真验证。结果表明,所提出的基于3D-VSR图的主动式前转向控制器能够减轻驾驶员在低速时的转向负担,提高高速时的驾驶稳定性,并在紧急避让机动中提供快速的转向响应能力。     

改进型气升式硝化反应器剪切特性的研究

研究了气升式硝化反应器的剪切特性及其影响因素.结果表明,该反应器的剪切率呈现一定的空间分布.当进气流量为430～2 700 L·h^-1时,反应器总体剪切率为(0.702～3.13)×10⁵s^-1,升流区剪切率为(1.07～31.3)×10⁵s^-1,气液分离区剪切率为(1.12～25.0)×10⁵s^-1,最大剪切率出现在升流区.操作条件和反应器结构对该反应器的剪切率均有重大影响.当进气流量控制在1 300～2 700 L·h^-1时,升流区和气液分离区的剪切率先降低后升高.剪切率与导流筒直径呈负相关,导流筒直径从4.0cm增大到5.5cm,升流区、气液分离区及总体剪切率分别降低85.5%、82.3%、80.6%.而与混合元件数成正相关,当导流筒直径为4.0cm时,较之普通反应器,改进型反应器升流区剪切率增大6.14(N=10)和7.97(N=39)倍,气液分离区剪切率增大7.18(N=10)和9.14(N=39)倍,总体剪切率增大6.35(N=10)和8.44(N=39)倍.该反应器的局部最大剪切率与总体剪切率之比(β)为3.68～7.66,采用较大的导流筒尺寸和适宜的静态混合元件数可促进剪切率的均匀分布.     

高速动能弹撞击装甲结构引起的螺栓连接失效及部件过载损伤研究

目的 验证和揭示高速动能弹对装甲结构的损伤机理。方法 聚焦高速动能弹打击装甲目标时,弹道冲击造成的靶标结构连接失效及部件过载损伤这2种损伤效应,以典型螺栓连接为研究对象,采用高速球形弹丸撞击螺栓连接结构的小尺寸试验对数值模拟方法和材料模型参数进行校验。在此基础上,采用数值模拟和冲击响应谱分析方法对高速动能弹打击全尺寸坦克进行模拟分析,获得撞击过程螺栓连接失效特征、主要影响因素及坦克典型位置部件的冲击加速度曲线和冲击响应谱曲线。结果 在小尺寸试验中,动能输入为0.042MJ时,螺栓连接未发生失效;但25.6MJ动能输入全尺寸坦克时,螺栓发生断裂而使连接失效。数值模拟结果揭示了螺栓发生断裂的主要原因。结论 输入动能大小、连接螺栓直径、模拟设备部件质量和撞击位置为螺栓是否断裂的主要影响因素。坦克某些位置的冲击响应谱曲线高于军用标准给出的临界曲线的下限甚至上限,表明这些位置的部件因高过载损伤导致失效的概率较高。     

汽车环境风洞降雨模拟影响因素研究

目的 研究自然界降雨量与汽车环境风洞模拟降雨量之间的关系,得到中国气象条件的雨量设定经验公式,为汽车环境风洞模拟降雨量的设定提供理论依据。方法 理论分析自然界气象降雨和汽车环境风洞模拟降雨的特点和差异,研究影响汽车环境风洞模拟降雨量的因素。结果 在无风条件下,影响汽车环境风洞降雨量的因素有气象降雨量、前挡风玻璃倾角、雨滴直径和车速等。按照车速将降雨分为汽车停止和汽车行驶2种模式,提出结合中国气象条件的汽车环境风洞模拟降雨量的经验公式。结论 在相同降雨等级下,汽车停止状态下的汽车环境风洞降雨量一般大于车辆行驶状态。在气象降雨量等级为短时中雨时,行驶汽车的雨量设定值与车速呈指数增长关系。     

含预制缺陷PLA蜂窝加筋结构承载力分析

目的 分析不同加筋构型及预制缺陷形式对蜂窝加筋结构抗弯承载能力的影响。方法 以热塑性PLA为基材,通过增材制造技术,制备含预制缺陷蜂窝加筋结构试件,考虑缺陷的长度、数量、深度、方向等因素,采用三点弯曲实验方式,并结合有限元仿真结果进行综合分析。结果 实验得到了结构的位移-荷载关系及破坏情况。线弹性变形阶段,实验与仿真拟合良好,该阶段内,六边构型PLA蜂窝加筋曲板结构承载能力整体优于正六边结构,但后者在后屈曲阶段的残余承载能力更好,且更不易发生断裂。相较于缺陷长度,缺陷深度和缺损肋壁数量对结构承载力的影响更为显著。缺陷方向越趋近宽度方向,结构承载能力越低。结论 实际工程中,应尽可能避免结构中间承载位置处横向加筋肋壁出现缺损,并充分利用正六边与内六边构型蜂窝加筋结构各自的承载优点。     

基于失效模式的船体典型加筋板极限承载能力预报

目的 探究失效模式对加筋板极限承载能力的影响,并提出加筋板极限承载能力预报方法。方法 利用非线性有限元法,对某典型船体加筋板模型进行分析。考虑加筋柔度与甲板柔度2种主要影响因素,分析加筋板的破坏机理,明确不同失效模式下甲板柔度与加筋柔度对加筋板极限承载能力的影响规律,并提出不同失效模式下加筋板极限承载能力的经验公式。结果 甲板柔度一定时,随着加筋柔度的增加,加筋板的破坏模式由板与加筋的局部屈曲,变为板格的局部屈曲,最后演变为加筋板的整体梁柱屈曲。板格宽度较低时,随着加筋高度的增加,加筋板的破坏模式会由梁柱屈曲变为板格屈曲;板格宽度较大时,不同加筋高度的加筋板破坏模式均为板格屈曲。不同失效模式下,加筋板的载荷位移曲线也呈现出不同的趋势。结论 加筋柔度与甲板柔度二者之间的数量关系会导致加筋板呈现出不同的失效模式,此时二者对加筋板极限承载能力的影响规律会有所不同。此外,在设计阶段,需保证加筋与甲板的刚度匹配,避免出现材料利用率过低的现象。     

钢框架梁柱节点抗震性能拟静力试验研究

梁柱节点在钢框架结构中处于竖向荷载和水平荷载交汇关键部位,直接决定结构的受力性能和抗震能力。依托北京市档案馆新馆工程,根据工程需要和设计规范要求,对3个采用传统连接形式的钢框架梁柱节点,采取循坏加载的拟静力试验方法进行抗震性能研究,探讨了连接构造形式、冷作硬化效应和加载方案等对节点承载力、延性和破坏模式的影响。试验结果表明,传统连接形式节点具有承载力高、变形小、设计和施工简便的优点,但易发生脆性破坏;冷作硬化可以提高试件的承载力和变形能力,但不改变最终失效模式;加载方案对失效模式没有影响。     

基于电容成像检测技术的带防腐层金属结构缺陷检测

目的同时检测防腐层下金属结构表面缺陷和防腐层缺陷。方法应用电容成像检测技术同时检测防腐层下金属结构表面缺陷和防腐层缺陷,理论分析防腐层下金属表面减薄缺陷、防腐层下金属表面坑状缺陷和防腐层缺陷对电场线的扰动变化规律,仿真分析这三种缺陷对电势线的扰动变化规律,提出电容成像检测技术用于检测防腐层下金属结构表面缺陷和防腐层缺陷的可行性,并搭建电容成像检测系统,利用检测系统检测2 mm和4 mm防腐层下金属表面减薄1 mm和2 mm缺陷、金属表面坑状缺陷、2 mm防腐层下金属结构(防腐层含有通孔缺陷)。结果理论分析和仿真分析显示,电容成像检测技术具有检测防腐层下金属结构表面缺陷和防腐层缺陷的可行性。试验结果表明,电容成像系统能检测2 mm和4 mm防腐层下金属表面减薄1 mm和2 mm缺陷、金属表面坑状缺陷、2 mm防腐层下金属结构(防腐层含有通孔缺陷)。除此之外,在防腐层下金属表面缺陷处的检测结果值呈现上升的趋势,在防腐层缺陷处的检测结果呈现下降的趋势,据此规律可以区分防腐层下金属表面缺陷和防腐层缺陷。结论电容成像检测技术能检测防腐层下金属结构表面减薄缺陷和坑状缺陷,还能同时检测防腐层本身存在的缺陷。根据检测在防腐层下金属结构表面缺陷和防腐层缺陷所呈现的不同结果,可用于区分这两类缺陷,有利于为油气储运设施缺陷维修制定合理的方案。     

喷丸强化技术在某型作动筒延寿修理中的应用

目的将某型作动筒的寿命由6000±150起落延长至12 000±150起落。方法采用喷丸强化技术对作动筒的主要承力零件进行喷丸强化处理,提高零件的抗疲劳和抗应力腐蚀性能。通过疲劳寿命试验验证对比喷丸强化处理前后典型零件和作动筒的寿命指标是否达到了预期目标。结果喷丸强化处理前的3件前耳环螺栓试验循环次数均未超过1.8×10~6即断裂,喷丸强化后达到3.6×10~6时仍未断裂。喷丸强化处理后的4件主耳环螺栓与喷丸强化处理前对比,断裂时的试验循环次数均有不同程度的提高,均值寿命比值大于2.36。喷丸强化处理前后的主前作动筒疲劳寿命试验达到预期的循环次数时,均没有出现断裂或者损坏。结论喷丸强化处理能有明显提高作动筒的抗疲劳和抗应力腐蚀性,强化处理后的零件疲劳寿命能够超过处理前的2倍,可以采用喷丸强化技术延长作动筒的使用寿命。     

沿海重化工业基地生态工业体系规划研究

基于实现区域可持续发展,提升区域循环经济水平的目标,以某沿海港口经济区为案例,阐述了循环经济生态工业体系规划与构建的程序和方法.在沿海重化工业的环境影响、国家政策及资源制约的基础上,分析了产业准入的条件.对符合准入条件的产业进行了产业共生体系的优化设计,提出了生态工业体系发展的规划框架.最后通过对该港口经济区进行资源环境压力与承载力的合规性分析,从总量上控制产业规模,调控优化产业布局和类型,并提出预防及减轻不良环境影响的措施,从而规划设计出该港口经济区的生态产业体系.      

冬小麦根系生长与土壤水分利用方式相互关系分析

１９９５～１９９６年在中国科学院栾城农业生态系统联合站布置了冬小麦水分试验，在土壤连续干旱条件下考察了冬小麦返青至成熟阶段根系生长和土壤水分利用方式。给出并验证了可用于分析二者相互关系的定量模型。根据以下两点分析了作物利用土壤水分特征：①将土壤含水量开始降低时间视为吸水峰到达某一深度时间；②吸水峰下达到某一土层后，土壤含水量即随生育进程以指数形式逐渐降低。愈接近地表的土层，根系分布量愈大，根系日增长率在抽穗期最大，至扬花期根量及根深达最大值，根系吸水范围和深度基本取决于营养阶段根系生长发育状况。返青时，根系已下扎到１ｍ，根系生长峰与吸水峰基本同步下移，根系下扎到某一土层后继续生长发育，直至土壤有效含水量只剩４０％～２０％时为止。根系下扎虽深达１８０ｃｍ，而且下层根系吸水功能较强，有效水量较大，但终因根系分布量太少，致使作物利用水分的土层深度只达１２０ｃｍ，吸收的水量大多来自０～６０ｃｍ土层。在土壤连续干旱条件下，土壤水分不足亦是制约根系吸水功能的一个重要因素。在作物利用土壤水分初期，根系吸水速率最大，随着土壤含水量逐渐减少，根系吸水速率随之降低。土壤中有效含水量比例在０８以上，根系吸水速率大致以线性关系大     

辽宁沿海循环经济带建设研究

以辽宁沿海经济带的资源与环境承载力为基础,针对如何将沿海经济带建设成为循环经济带提出了建设指标、建设框架和具体措施。最终目的是通过环境优化经济增长,实现经济建设与环境保护协调发展。     

大直径桩端阻力面积修正系数研究

桩端阻力和桩端直径呈非线性关系,随着桩端直径的增加而逐渐减小。本文根据线弹性理论和非线性弹性理论分别求得大直径灌注桩桩端阻力的面积修正系数的上限解和下限解,得到了桩端土承载力标准值与桩端直径的非线性关系和桩端土承载力面积修正系数与桩端直径的非线性关系。与现行建筑桩基技术规范相比,当桩径 0．80～3．00 m时,规范给定的面积修正系数稍大于理论上限值,其它桩径范围的桩端面积修正系数均在理论值的上、下限范围。当桩径0．80～2．00 m时,按规范给定的面积修正系数修正后的承载力标准值稍大于理论上限值, 其它桩径范围按规范修正后的桩端土承载力标准值均在理论值的上、下限范围。