结构参数对拉伐尔喷管空化特性影响的数值模拟

采用CFD方法模拟水在不同结构参数拉伐尔喷管中的空化流动情况。在一定的操作参数下,采用空化泡动力学模型模拟分析拉伐尔喷管不同入口直径、喉部直径、收缩段长度、扩张段长度、扩张段锥角等结构参数对空化效果的影响,并参照正交试验的方法研究各影响因素与水平之间的关系。结果表明：随着喷管喉部直径的减小,空化区域内的汽含率升高,空化数减小,空化效应增强;入口直径与收缩段长度的改变对喷管空化特性的影响不明显;在一定范围内增大扩张段锥角有利于空化强度的增加,但锥角过大反而抑制空化的进行;扩张段长度的增加可以影响空化产生的区域,但对空化强度影响较小;正交试验结果表明在几个结构参数之中,喉部直径的改变对喷管空化特性的影响最大。     

激光热处理对1Cr5Mo钢焊接接头组织结构的影响

利用CO_2激光对1Cr5Mo耐热钢焊接接头进行表面热处理,通过4XC型光学显微镜对激光热处理前后焊接接头各区显微组织和晶粒度等级进行分析,并采用X射线应力仪测定激光热处理前后焊接接头残余应力和残余奥氏体的分布规律。结果表明:经激光热处理后1Cr5Mo耐热钢焊接接头表面晶粒发生细化,焊缝区、熔合区、过热区和正火区晶粒等级由9级、9.8级、8级和10.7级提升至10级、10.2级、8.5级和11级,组织结构薄弱区域由过热区、焊缝区和熔合区减少为过热区,均匀性得到了明显改善;激光热处理消除了焊接接头表面残余拉应力,形成了深度约为0.28mm的残余压应力层,残余奥氏体含量有所提高,分布更均匀,有利于改善其力学性能。     

机构自由度公式的统一形式及其物理内涵

由于并联机器人机构的发展,最近十多年,提出了6种新的主要的机构自由度（DOF）公式.在简述这6种公式的结构与特点的基础上给出了这些公式的统一形式及其物理意义,以及DOF公式取得进展的原因;对基于约束螺旋系的统一形式的DOF公式,提出了DOF计算方法的改进建议,并给出两个实例;而基于运动分析的统一形式的DOF公式,只适用于不含非独立运动元素的机构,仅是具有一般性的基于方位特征集的DOF公式的特例.     

脉冲激光沉积AlN薄膜的工艺优化与机械性能

采用脉冲激光沉积(PLD)方法在单晶Si衬底上制备AlN薄膜.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对薄膜的形貌和微观结构进行了分析;采用显微硬度仪、球-盘式磨损试验机和涂层自动划痕仪测试了薄膜的机械性能.通过正交实验,分析了工艺参数与AlN薄膜硬度之间的关系,得出沉积气压是对薄膜硬度影响大的因素,并研究了沉积气压对AlN薄膜表面形貌、微观结构、沉积速率、硬度、结合力和摩擦性能的影响.实验结果表明:所制备的薄膜均为非晶结构,随着沉积气压的上升,薄膜沉积速率降低,薄膜表面粗糙度降低,摩擦系数变小,当气压由0.1Pa增加到1Pa时,薄膜的硬度和耐磨性提高,但是随着气压进一步增大,其硬度和耐磨性下降.     

树枝状介孔氧化硅及其复合颗粒的制备和压缩弹性模量

以正己烷、三乙醇胺、正硅酸乙酯和十六烷基三甲基溴化铵等为主要原料,采用改进的油水两相反应体系制备树枝状介孔氧化硅(DMS)颗粒;再以硝酸亚铈为铈源、六亚甲基四胺为缓释沉淀剂,在DMS表面均匀包覆Ce O₂纳米粒子,得到核壳结构DMS/Ce O₂复合颗粒。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、小角度X射线衍射仪、选区电子衍射和氮气吸附–脱附等手段对样品进行结构表征。借助原子力显微镜力曲线技术,评价单个颗粒与探针之间的弹性接触,结合DMT模型拟合计算被测样品的压缩弹性模量。结果表明:DMS颗粒(约92 nm)内部存在中心三维树枝状介孔孔道,平均孔径约6.9 nm;复合颗粒的平均粒径约106 nm,Ce O₂纳米粒子(5～8 nm)在内核表面均匀包覆形成薄层。DMS颗粒的弹性模量为(3.7±1.2)GPa,对比发现增大孔径有助于介孔氧化硅弹性响应的提高。复合颗粒的模量(6.6±1.9)GPa显著低于Ce O₂块体材料,更接近于DMS内核,表明其弹性行为由内核所提供,壳层粒子可提高颗粒的整体表面硬度。     

基于有限元分析的EMAT永磁体结构参数优化分析

在焊缝缺陷的检测问题中,电磁超声技术可以在材料中高效地产生斜入射SV波,有效地检出焊缝的缺陷或不连续性。电磁超声传感器中的永磁体结构影响着超声波的激发效率,决定着回波信号的强弱。根据斜入射SV波EMAT理论,建立传感器的二维有限元模型,对永磁体的结构参数进行模拟分析,利用振动位移振幅作为评判标准,分析不同永磁体参数对传感器激发效率的影响。结果表明：永磁体的高度对位移振幅大小影响作用最强,紧接着是宽度和提离距离,除了高度的增加对位移振幅是正面影响,位移振幅会随着永磁体宽度和提离距离的增加而减小,最后确定了永磁体的最优参数组合。     

SUS301L不锈钢激光焊缝缺陷修复工艺

在不锈钢车体侧墙的生产过程中,钢板在装配过程中不可避免会存在间隙。间隙的存在会使得焊缝表面出现下凹、未焊透等缺陷,对焊缝的表面质量和静强度产生不利影响。针对上述问题,采用激光焊对缺陷焊缝进行重熔修复,研究了激光功率、焊接速度、离焦量对修复焊缝表面质量、微观组织及力学性能的影响规律,并采用正交优化试验设计方法进一步优化激光修复工艺参数,得到优化的激光修复工艺最佳参数如下:激光功率为1.6 kW、焊接速度为3.81m/min,离焦量为0 mm。修复焊缝最大拉剪力为16.3 kN,大于无缺陷焊缝的拉剪力,而且激光修复焊缝晶粒未粗化。研究表明,激光修复技术能够有效修复焊缝表面塌陷,修复焊缝的拉剪力满足实际生产技术要求,该工艺可以应用于实际生产。     

主动悬架 LQG 控制与模糊 PID 控制的比较研究

为了解决主动悬架系统控制问题,建立了1／2车辆主动悬架系统动力学模型,并设计了两种应用于主动悬架的控制器：LQG控制器和模糊PID控制器。 LQG控制器以车身垂向加速度、俯仰角加速度、悬架动挠度、轮胎动位移和悬架控制力作为其性能评价指标。模糊PID控制器将PID控制器与模糊控制器并联,采用了双模糊控制,分别以质心速度及其变化率和俯仰角速度及其变化率作为前、后悬架模糊控制器的两个输入;输出分别为前、后悬架的控制力。将分别应用这两种控制器的主动悬架在Simulink中仿真,结果表明两种控制器均能很好地改善汽车平顺性和乘坐舒适性。通过对两种控制的综合比较,模糊PID控制更具有实用性。     

阴极弧离子镀AlCrN涂层高温氧化后XPS分析

采用阴极弧离子镀方法在Ti C基金属陶瓷刀具表面沉积了Al Cr N涂层,进行了900℃下2 h高温氧化试验。通过SEM、EDS、XRD、XPS等手段分析了Al Cr N涂层高温氧化前后表面形貌、元素组成、物相组成及元素结合能,并讨论了Al Cr N涂层高温氧化及失效机理。结果表明,氧化前Al Cr N涂层由Al N、Cr N和Cr2N物相组成,其中Cr N表现出(200)的择优取向,氧化后其物相转变为抗高温的Al2O3、Cr3O4和Ti4O3氧化物;氧化前Al Cr N涂层中Al和N以Al—N键、Cr和N以Cr—N键存在,氧化后Al与O以Al—O键、Cr与O以Cr—O键方式存在,在涂层-基体结合界面处形成了致密的扩散层。     

海洋平台用S355钢表面电弧喷涂Al涂层组织及性能

利用电弧喷涂工艺在S355钢表面进行了喷涂Al涂层,通过SEM、EDS、XRD对试样表面-界面进行了形貌、物相、面扫描和线扫描分析。用能谱面扫描观察了涂层表面化学元素分布状态,并结合界面的能谱面扫描和线扫描分析,讨论了涂层与基体的结合机理。采用质量分数为3.5%Na Cl溶液进行了电化学性能测试,检验了Al涂层的耐腐蚀性能。结果表明,电弧喷涂Al涂层在S355基体表面形成均匀、致密、结合良好的Al涂层,其物相为纯Al和α-(Al Fe),其中α-(Al Fe)出现在扩散层;Al和O元素在涂层表面形成富集区,形成致密氧化膜对Al涂层进行保护;Al元素在结合界面形成富集层,其原子浓度发生阶梯过渡变化,在扩散层中发生Fe-Al化合反应,形成冶金结合方式;Al涂层极化曲线发生正向移动,耐腐蚀性较好,对S355钢基体起到了保护作用。