三维薄膜型FLNG储舱晃荡载荷的数值仿真

针对浮式液化天然气(Floating Liquefied Natural Gas,FLNG)船大型储舱内的液体晃荡问题,分别以薄膜型储舱的1∶20模型及原型为研究对象,采用CFD仿真方法分析百年一遇生存海况下液舱内晃荡载荷的基本规律和危险工况.结果表明:在真实海况下,现有FLNG储舱设计中的晃荡冲击载荷主要来源于船体纵向运动,可能出现的最大冲击载荷约为0.4 MPa,主要发生在纵舱壁与横向隔水舱的拐角位置,危险载液率为20%~30%及90%.     

工程用高聚物注塑成型制品服役应力优化设计

近年来,航空航天、汽车等工程领域大量使用工程用高分子聚合物材料制备结构零部件。在复杂的工作环境下,工程用高聚物注塑成型零部件承受机械荷载、热荷载等服役条件,其服役应力的大小直接关系到工程设备的结构安全。将半球形聚碳酸酯（PC）制品的翘曲变形和残余应力作为服役的初始条件,建立考虑制品结构、模具结构以及工艺条件的服役应力优化模型,利用基于Kriging代理模型和EI加点法的序列优化方法,有效地降低了半球形聚碳酸酯制品的服役应力。结果表明,制品厚度、熔体温度和保压压力对服役应力影响较大。     

静电纺丝聚芳醚砜酮纤维膜穿刺强度研究

静电纺丝纤维膜因为具有高孔隙率、大的比表面积和良好的电解液润湿性而被广泛地应用于锂离子电池隔膜的研究,但对于锂离子电池安全性能至关重要的隔膜穿刺强度的研究还比较匮乏。本工作采用静电纺丝技术制备得到PPESK纤维膜,并采用热处理提高纤维膜的力学性能,然后通过穿刺实验测得一系列不同厚度热处理PPESK纤维膜的穿刺强度,并建立起穿刺强度与纤维膜厚度之间的线性关系。通过对穿刺破坏区域的微观分析,探究热处理PPESK纤维膜穿刺破坏机理,结果表明:各向同性的热处理PPESK纤维膜穿刺过程是由纤维受挤压产生弯曲、变形和断裂造成的破坏,破坏区域呈近似圆形穿刺孔,而PP微孔膜的破坏区域则是由脆性断裂造成的长条形裂缝,相比之下热处理PPESK纤维膜的穿刺破坏过程更加缓和,可以降低锂枝晶刺穿隔膜带来的风险,但是热处理PPESK纤维膜的穿刺强度还有待增强。     

静电纺丝与静电喷雾技术共纺制备PPESK/PVDF复合锂电池隔膜

为了改善传统静电纺丝无纺布纤维膜力学性能较差的缺点,采用静电纺丝和静电喷雾技术相结合的方法,同时进行静电纺PPESK浓溶液和PVDF稀溶液,制备得到PPESK纤维/PVDF珠粒复合锂电池隔膜,并在160℃进行热压后处理。通过扫描电子显微镜、万能拉伸试验机、电化学工作站及充放电测试仪等表征复合锂电池隔膜的微观结构、力学性能、离子电导率和相应的电池充放电性能。结果表明,该复合隔膜具有良好的电解液润湿性,室温下离子电导率达到1.92mS·cm^-1,PVDF珠粒均匀地分布在PPESK纤维中,珠粒经热压产生微熔融有效增强了纤维之间的黏结力,使复合膜的力学强度提高到13.2MPa。此外,使用复合隔膜装配的电池展现出较高的放电比容量和稳定的循环性能。     

工艺参数对静电纺PPESK微纳米纤维膜性能的影响

通过溶液静电纺丝法制备了聚芳醚砜酮(PPESK)微纳米纤维膜,借助于扫描电子显微镜和拉伸试验机分别对纤维膜的形貌和力学性能进行了表征,用正交试验对微纳米纤维膜的制备工艺参数进行了优化。结果表明,在给定条件下,对纤维直径影响由大到小的工艺参数依次为:溶液浓度给料速度纺丝电压。纤维直径最小的工艺条件为:溶液浓度19%,纺丝电压10 k V,给料速度为0.04 mm/min。对纤维膜拉伸强度影响由大到小的工艺参数依次为:给料速度纺丝电压溶液浓度。纤维拉伸强度最大的工艺条件为:溶液浓度24%,纺丝电压14 k V,给料速度0.04 mm/min。     

重力全平衡提升式升船机的自振特性和稳定性分析

研究包括承船厢、提升钢索、平衡重、承船厢中的水和船舶在内的重力全平衡钢索提升式升船机系统，讨论其自振特性和稳定性；将这一系统模型化为流固耦合系统，将承船厢中的水处理为理想流体，采用伽辽金有限元方法离散，将承船厢及船舶视为刚体，考虑水和承船厢、船舶、提升钢索的相互作用，建立考虑流固耦合的动力学方程。为了求解该方程，对非对称的质量和刚度矩阵进行对称化处理；通过求解特征值问题，得到升船机系统的自振特性，讨论平衡重质量、提升钢索吊点位置、承船厢中船舶等对系统自振特性的影响。利用自振频率为零时系统失稳的力学概念，讨论使系统失稳的临界吊点位置。     

基于修正Archard模型的聚醚醚酮磨损数值模拟

基于端面摩擦磨损实验,研究了摩擦条件对聚醚醚酮(PEEK)磨损率的影响,并以此建立了PEEK的修正Archard磨损计算模型。结合有限元分析软件与网格自适应处理技术,该磨损计算模型被用于实现PEEK在多种摩擦工况下的仿真与预测模拟,模拟结果与试验结果吻合良好,说明提出的磨损模型与数值模拟方法的合理性,适用于PEEK在复杂接触条件下的磨损预测。     

碳纳米管/聚乙烯界面分子构型的数值仿真

为研究在应力场和温度场作用下碳纳米管/不定型聚乙烯复合材料界面基体分子取向的变化历程,建立对应的复合材料分子模型.利用经典分子动力学的模拟方法,在对不同温度场碳纳米管表面高分子径向分布函数(Radial Distribution Function,RDF)分析的基础上,重点分析温度和拉伸应力对界面处基体分子取向参数的影响规律.结果表明:当温度从600 K降低到50 K时,界面基体分子的径向分布函数值和取向参数值分别提高140%和119%;当温度为50 K时,对复合材料施加0.01 ps-1的应变速率,当应变从0增加到0.24时,高分子链整体取向参数值提高19%.     

熔融沉积3D打印材料粘接强度及模量预测研究

主要介绍了一种用于预测熔融沉积模型(FDM)层间粘接强度的扩散修复模型。根据流变数据确定温度相关扩散模型,基于一维瞬态热分析预测FDM部件层间的扩散。将温度历史上的扩散系数对时间积分得到界面分子总扩散,进而得到层间粘接强度预测模型。结果表明:不同打印条件下预测结果与测得的粘合强度结果的吻合度较好,且该模型经修正后也适用于FDM部件弹性模量的预测。通过三点弯曲实验与数值模拟的结果对比,验证了粘接强度及模量预测模型的可用性。因此,可以作为FDM打印件承载性能预测的有效模型。     

熔融沉积3D打印材料粘接强度及模量预测研究

主要介绍了一种用于预测熔融沉积模型(FDM)层间粘接强度的扩散修复模型。根据流变数据确定温度相关扩散模型，基于一维瞬态热分析预测FDM部件层间的扩散。将温度历史上的扩散系数对时间积分得到界面分子总扩散，进而得到层间粘接强度预测模型。结果表明：不同打印条件下预测结果与测得的粘合强度结果的吻合度较好，且该模型经修正后也适用于FDM部件弹性模量的预测。通过三点弯曲实验与数值模拟的结果对比，验证了粘接强度及模量预测模型的可用性。因此，可以作为FDM打印件承载性能预测的有效模型。