二氧化硅气凝胶常压干燥工艺的研究进展

二氧化硅气凝胶因具有低密度、高比表面积、稳定的物理化学性质等特性在吸附分离、隔热保温等领域表现出巨大的应用潜力。但长耗时、高成本的制备工艺限制了它的发展,尤其是湿凝胶向气凝胶转变的干燥工艺。本文介绍了二氧化硅气凝胶在常压干燥的过程中面临的主要难点及解决方法,虽然常压干燥方法工艺简单、过程安全、对设备要求低且可连续制备,成为近年来的研究热点,但也存在制备周期长、体积收缩大、需要消耗大量有机溶剂和改性剂等不足。文中从凝胶基体增强与优化、降低毛细管力与减少不可逆收缩两种角度,介绍了二氧化硅气凝胶常压干燥的改进方法及其发展现状,分析归纳了不同改进方法的优缺点,总结了二氧化硅气凝胶常压干燥目前面临的技术挑战。并且,立足于目前二氧化硅气凝胶基体增强和表面改性技术发展的趋势,对今后二氧化硅气凝胶常压干燥过程中结构可控、成本降低以及产品多功能化的发展路线进行了展望。     

涡轮盘-片结构瞬态应力应变分析及寿命预测

根据某燃气轮机实际运行数据编制了疲劳载荷谱,利用ANSYS软件建立了涡轮盘一片结构接触热弹塑性分析有限元模型,分别计算了在紧急工况、典型工况、改进工况下结构的应力应变变化情况,采用Morrow弹性应力修正的Manson-Coffin方程计算了结构的疲劳寿命.综合考虑机动性和使用寿命的要求,制定了一个改进的启动-运行-停机程序.研究方法及结论对燃气、蒸汽及内燃动力装置的运行管理具有一定的参考价值.     

汽轮机转子的多变量随机动态响应及可靠性分析

为了满足汽轮机转子的高可靠性设计要求,利用ANSYS的APDL语言二次开发功能,考虑汽轮机转子材料物性参数和载荷参数等多随机变量同时作用的情况,将积分随机有限元法嵌入到ANSYS软件当中,编制汽轮机转子的多变量随机应力应变均值及其各阶中心矩的计算程序,通过与Monte-Carlo模拟方法相对比,验证了该方法的正确性。根据计算得出的汽轮机转子最大应变的各阶中心矩,通过Gram-Charlier级数拟合得到汽轮机转子应变随机响应的概率密度函数,并依据可靠度计算公式计算得出转子的可靠度。同样与直接Monte-Carlo模拟方法相比较,计算结果表明,两者相对误差较小,验证了采用级数拟合方法的合理性。     

基于PRA方法的锅炉给水系统安全性定量分析

基于概率风险评估方法,对船用锅炉给水系统的失效模式进行了探讨,建立了给水系统失效故障树,求得了其最小割集.采用Monte-Carlo模拟仿真方法计算得到给水系统失效概率及底事件的重要度,据此提出了改进建议.     

基于响应表面法的汽轮机叶片随机响应特性分析

为了满足二回路汽轮机叶片可靠性设计的要求,在概率有限元的基础上引入响应表面法,考虑汽轮机叶片材料参数和载荷参数的随机性,计算得到叶片的随机响应的统计特性及累计概率分布函数,并对叶片的可靠性进行分析。采用概率敏感性分析方法,分析随机响应变量相对于随机输入变量的概率灵敏度。最后,通过对叶片结构响应与随机输入变量散点图的分析,给出关于如何提高叶片可靠度的建议。计算结果表明,该方法计算速度快,计算量小,精度高。     

气凝胶初级粒子导热系数的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟融化-淬火工艺制备非晶态SiO2材料和SiO2气凝胶初级粒子单元。基于非平衡分子动力学(Non-equilibrium molecular dynamics,NEMD)理论计算体态材料和初级粒子单元的导热系数,计算过程考虑了冷热源引起的尺度效应。结果表明,计算得到的体态材料导热系数与文献计算结果吻合良好。对于初级粒子单元,在粒径2～6 nm范围内,粒子直径使得粒子单元导热系数出现了尺度效应,但是影响相对较小。粒子间界面直径对粒子单元导热系数影响很大,当粒子直径为3 nm时,界面直径从0.89 nm增加到2.49 nm,粒子单元导热系数增大了171.61%,粒子界面处的温度阶跃,表明存在明显的界面热阻效应;且界面直径越小,界面热阻越大。     

结构非概率可靠性分析的支持向量机分类方法

利用支持向量机分类技术解决隐式极限状态结构的非概率可靠性问题。基于未确知信息的分段描述模型,设计了训练样本抽取策略,将基本变量区域中的样本等效转化为标准区间变量域中的样本,统一了尺度,有效保证了支持向量机训练的稳定性,并使蒙特卡洛模拟更易实现,有效解决了隐式极限状态结构的非概率可靠性分析问题。通过2 个算例对文中方法的精度和可行性进行了验证。     

燃气轮机涡轮盘-片多轴低周疲劳寿命研究

针对燃气涡轮转子盘-片,考虑多轴应力对其疲劳寿命的影响。引入三种基于临界面法的多轴疲劳寿命预测模型,将临界面定义为最大破坏平面,并给出了寿命预测模型的执行步骤。结合转子盘-片实例进行了应用研究,结果显示：基于临界面法的多轴疲劳寿命预测结果具有较高的精度,其中Fatemi-Socie（FS）改进模型得到的结果与转子盘-片的实际疲劳寿命基本一致,并且模型中引入有限元计算是可行的,可以减少做一些复杂的实验。因此,研究结果具有一定的实际工程意义。     

结构模糊-随机联合可靠性分析新模型

基本变量同时与概率分布函数和模糊隶属函数相关联,是结构可靠性问题中模糊性和随机性结合的一类特殊情况。为解决其可靠性评估问题,本文运用模糊集理论将这类问题等效为变量取值受模糊约束的概率可靠性问题;进一步基于模糊事件的概率测度理论和模糊事件的条件概率原理,建立了一种新的结构可靠性模型。新模型能与已有的关于模糊失效、模糊随机混合、模糊随机耦合等结构可靠性模型相统一,可用于发展模糊、随机复杂作用的结构可靠性统一理论。     

某船用锅炉联箱在复杂换热条件下的瞬态温度场有限元分析

本文利用瞬态温度场的基本理论和非线性有限元方法，对某船用主锅炉联箱在复杂换热条件下的对流换热系数成功地进行了反算，并以此对锅炉联箱进行了三维等值带温度场的非线性有限元分析，给出了其温度分布三维彩图。