增材制造设计(DfAM)下的金刚石晶格结构研究

基于机械零件的增材制造设计,用仿自然式方法设计了一种金刚石晶格结构,对晶胞相对密度和等效弹性模量建立了数学模型,并拟合得到二者关系式,一系列的仿真验证结果显示理论研究所得关系式具有一定的正确性;对金刚石晶格填充结构提出变密度假设,并用仿真和压缩试验的方法进行了验证,结果显示,填充单元密度以受力点为中心渐渐减小的变密度结构拥有更好的抗压性能,同时验证了本文得出的等效弹性模量数学模型具有一定的正确性和适用性.本研究结果可应用于承压机械零件的实体夹层填充,对机械零件进行应力匹配变密度设计,以达到机械结构轻量化的目标.     

气藏平均地层压力跟踪计算新方法

平均地层压力是产能评价和动态分析的基础，准确、快速获取平均地层压力对高效开发气藏意义重大。基于地层压力随时间变化的规律，分析了平均地层压力的变化规律。研究结果表明：平均地层压力等效点仅随时间发生改变，平均地层压力的下降速率等于或者近似等于井底流压的下降速率。从封闭弹性驱动气藏的物质平衡方程出发，考虑偏差系数和井底流压随平均地层压力的变化，推导建立了平均地层压力跟踪计算新方法，根据生产数据可迭代计算平均地层压力。方法验证结果显示，采气速度和采出程度共同影响模型的计算结果。应用实例表明，跟踪计算法与压力恢复试井和物质平衡法之间的相对误差均较小，满足工程计算精度要求，且跟踪计算法不需依托生产测试数据，节约了测试费用，避免了测试占产。     

工艺参数对动态流量控制法挤压弯管应力的影响

采用有限元模拟和实验研究了挤压钛合金弯曲管件。通过实验验证了工件的形状和尺寸精度,并通过有限元模拟分析了工艺参数对挤出过程中变形体的平均压应力分布情况和挤出弯管件的曲率半径的影响规律。结果表明:有限元模拟中,弯管件的曲率半径误差为6.03%,弯管直径误差为3.82%;在靠近定径带处,平均压应力呈非均匀分布;在焊合腔内,靠近细分流孔区域的平均压应力小于靠近粗分流孔区域的平均压应力,平均压应力的大小顺序在通过粗、细分流孔前后相反;在模具结构固定不变时,弯管件的曲率半径随挤压速度的减小而增大,不随挤压温度的变化而变化。     

Inconel 690传热管GTAW对接焊接头组织及力学性能研究

对Inconel 690传热管材进行钨极气体保护焊(GTAW)对接焊,采用拉伸试验机、压扁试验机和光学显微镜测试和分析传热管焊接接头,同时利用ANSYS软件开展焊接接头在设计工况失压时的一次应力强度校核。研究结果表明:焊缝中心为树枝胞状晶,熔合线附近为粗大柱状晶。室温时接头的平均抗拉强度为619 MPa,平均屈服强度为292 MPa,350℃时接头平均抗拉强度为475 MPa,平均屈服强度为206 MPa,拉伸接头断裂从熔合区开始贯穿整个焊缝组织,呈塑性断裂。压扁试验和反向压扁试验结果表明管接头完好。通过ANSYS分析可知,设计工况下传热管接头350℃许用应力强度150 MPa限值可满足其一次应力强度要求,且裕量较大。     

锚杆支护金属网力学性能及传力机制试验研究

鉴于目前井下金属网常见的强度及刚度失效2类破坏方式严重制约巷道安全可靠性问题，采用自主研发的金属网静载试验系统对3类金属网进行了测试，得到了3类金属网在垂直载荷作用下的支护强度、刚度及变形破坏方式；借助有限元分析软件Ansys得到了3类金属网在垂直载荷作用下的应力分布规律；采用理论分析的方法得到了3类金属网的传力机制问题，并进一步根据3类金属网的力学响应特征、应力分布规律及传力机制分别给出了结构优化建议。研究结果表明：(1)金属网支护系统在垂直载荷作用下的载荷-位移曲线变化可分为载荷传递阶段、网丝变形阶段及结构破坏阶段3部分。(2)钢筋网具有高刚度支护特征，菱形网具有高强度支护特征，垂直载荷作用下经纬网的网丝错动会大幅度降低其支护强度及刚度。(3)钢筋网及经纬网以中心“十”字型区域内的网丝承受轴向应力，菱形网以中心“X”字型区域内的网丝承受轴向应力。(4)钢筋网支护系统在承载过程中呈现出中心“十”字型传力方式，菱形网呈现出中心“X”字型传力方式，经纬网网丝在外部载荷作用下由高应力区向低应力区滑移。(5)直接决定金属网支护作用的边界网丝，在垂直及水平方向上分别受到剪切及扭曲作用，且绑丝强...     

高温对煤炭地下气化围岩损伤的影响

煤炭地下气化是煤炭无害化开采技术创新战略方向之一，该技术可以回收老矿井废弃煤炭资源，对传统采煤技术难以开采的煤炭资源进行原位清洁转化。气化过程中燃空区形成带来的结构应力和高温造成的热应力共同作用对岩石造成损伤。以大城勘查区深部煤层为气化对象，得出典型围岩热物性及力学参数随温度变化规律。基于连续损伤力学理论，在平滑Rankine损伤模型的基础上提出高温岩石损伤变量模型，使用COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件对深部煤层地下气化过程围岩温度、主应力、损伤变量进行模拟研究。结果表明，5种典型岩石的比热容随温度升高整体呈上升趋势，导热系数随温度升高整体呈下降趋势，抗压强度和弹性模量随温度变化规律差别较大。围岩受温度影响范围随气化时间呈指数变化，气化10 d时，温度影响范围仅为3.27 m;气化50 d时，温度影响范围达到5.73 m;气化100 d时，温度影响范围为8.21 m;气化400 d时，温度影响范围达到18.20 m。结合地下气化过程中普遍采用的控制注气点后退气化法，岩石处于高温区的时间在40 d左右，温度场对围岩的影响范围约为4.7 m。燃空区上方及两端均出现损伤...