湿式主轴式滚磨光整加工中铝合金 试件的材料去除行为研究

目的 针对湿式主轴式滚磨光整加工工艺,提出适用于铝合金试件光整加工的材料去除模型。方法 通过FLUENT两相流模块模拟不同参数下p?v值,用响应曲面法拟合4个主要参数和p?v的多元回归模型,在此基础上,基于Preston方程建立修正的材料去除模型,进行加工实验,探究工件的MRR、加工后Ra和表面形貌之间的关系。结果 方差分析中,工件轴心距筒壁距离和滚筒转速项的P<0.05,两者对MRR影响显著,且前者与MRR负相关,后者与MRR正相关。对模型进行加工实验验证,工件MRRth和MRRex的平均相对误差仅为6.32%,证明模型的有效性。随工件MRR的递增,加工后Ra值先减后增,MRR值为21 mg/h时,Ra为0.816 µm,工件刀纹仍很明显;MRR值为59 mg/h时,Ra达到最低值0.472 µm,工件刀纹完全去除,表面纹理细致平整,加工效果最佳;当MRR达极值时,Ra为0.693 µm,表面纹理变得粗糙不平,由于滚抛磨块的加工能力过强,导致加工效果较差。结论 建立了以工艺参数为自变量的材料去除模型,为选择参数提供一定的理论依据,且实验研究得出,加工能力与加工效果之间不存在正向相关性。     

钢管混凝土界面粘结性能研究现状与分析进展

综合国内外相关研究成果,从粘结应力组成、粘结强度计算、粘结滑移本构以及粘结性能有限元分析等方面对钢管混凝土的界面粘结研究现状进行了总结,结果表明:粘结应力主要由化学胶结力、机械咬合力及摩擦力组成,摩擦力承担界面主要的抗剪作用;对粘结强度影响较大的因素为钢管形状、钢管尺寸及界面粗糙程度,其他影响因素得到的结论并不一致;现有的粘结强度试验值均未考虑材料自重影响,低估了实际的粘结强度,计算发现美国规范对粘结强度的取值较为合理.在此基础上,对钢管混凝土界面粘结的研究进展进行了分析,认为新型钢管混凝土及特殊环境下钢管混凝土的粘结性能和机理有待继续深入探索.     

主轴式滚磨光整加工中介质流场的数值模拟及作用机理分析

目的 研究主轴式滚磨光整加工中介质流场的作用机理和工艺参数对加工能力的影响规律。方法 基于多相流Mixture模型、标准k-ε湍流模型和压力速度耦合SIMPLEC算法,对主轴式滚磨光整加工中介质流场构成的固液两相湍流进行数值模拟。通过改变滚筒转速和工件轴心距筒壁距离等工艺参数,分析在不同参数下滚抛磨块的速度矢量和工件表面压力的分布规律,并通过测试实验验证模拟的有效性。结果 0?处静压值在32 MPa,为静压最大点;90?和270?处动压在35 MPa左右,为动压最大点。尾流区域总压力大幅削减为0°处的33%。工件表面的总压和滚筒转速成指数函数关系,且滚筒转速大于50 r/min时,0?和270?处总压值达到32 MPa,并迅速增大。工件轴心和筒壁的距离为65 mm的区域,工件表面的总压均值最大为19 MPa,且距离为30 mm时,270?处滚抛磨块受筒壁影响,总压变为负值。数值模拟和实验结果的压力平均误差为5.25%。结论 工件上正对滚抛磨块处为碰撞和挤压作用,两侧主要为滑擦作用。滚筒转速大于50 r/min且工件轴心和筒壁的距离为65 mm时,滚抛磨块对工件的加工能力较强。     

多信息融合的红外弱小目标检测

红外弱小目标检测是图像处理的难点之一,许多研究人员提出了不少检测方法。针对复杂背景与强杂波干扰下图像信杂比(Signal-to-Clutter Ratio,SCR)低造成的目前检测方法易受伪目标干扰、虚警率高的问题,提出了一种多信息融合的红外弱小目标检测算法。首先,构建八向局部灰度残差信息图;其次,设计一个滑动窗口遍历整个图像,将图像分为一系列局部图像块,对局部图像块的强度均值进行约束,获得局部强度均值约束信息图;然后,将局部图像块进一步划分为12个方向块,对每个方向块中像素的梯度方向进行约束,获取梯度方向约束信息图;最后,上述3个信息图像通过点积运算得到最终显著图,并利用阈值分割实现弱小目标的分离。将该算法与3种其它不同算法从信杂比增益(Signal-to-Clutter Ratio Gain,SCRG)、背景抑制因子(Background Suppression Factor,BSF)以及检测率与虚警率的接受者操作特征(Receiver Operating Characteristic,ROC)曲线方面进行对比。实验结果表明:该算法具有更高的SCRG、BSF和ROC曲线下面积(Area Under the Curve,AUC),不仅能有效地抑制背景杂波、剔除伪目标,而且能准确地检测出红外弱小目标,具有较高的检测率。     

基于JKR模型的湿式滚抛磨块离散元参数标定

目的确定湿式滚抛磨块在接触过程中各相关物理性能参数的取值。方法基于EDEM离散元仿真模拟,选取系统中"Hertz-Mindlin with JKR"接触模型,以休止角为评价指标,对湿式滚抛磨块离散元模拟的最优参数组合进行标定。首先运用Plackett-Burman试验选取对湿式滚抛磨块有显著影响的3个参数项(湿式滚抛磨块间的滚动摩擦系数、碰撞恢复系数和JKR表面能),然后用最陡爬坡试验确定出显著性参数的最优区间,最后通过响应曲面法(Box-Behnken)分别对休止角和相对误差与3个显著性参数的回归模型二次多项式进行方差分析,并寻找最优参数组合。结果得到了最优参数组合解:磨块间滚动摩擦系数为0.0597,碰撞恢复系数为0.7444,JKR表面能为0.1J/m2。运用最佳参数组合进行仿真分析,得到休止角的均值为27.17?,与实验的休止角相对误差为0.6%。结论使用该方法进行湿式滚抛磨块离散元物理性能参数的标定具有可行性,不仅可以为实现仿真模拟的参数确定提供依据,同时可为其他非规则形状散体的参数测定提供参考。     

页岩油藏单相流体低速渗流特征

页岩油气的有效动用条件及可动性评价方式与常规油气相比存在明显差异,为探究页岩油在微纳米孔隙中的渗流特征,采用低速渗流实验对国内外典型页岩区块潜江凹陷、济阳坳陷、美国鹰滩储层单相流体的低速非达西渗流规律进行了研究。研究结果表明:页岩油低速渗流特征主要受液固界面的边界层效应、滑移长度和渗流通道的影响。潜江凹陷渗流曲线呈下凹形特征,压力梯度越小,液固界面作用力越强,非线性段越明显;济阳坳陷受岩心微裂缝发育影响明显,低压力梯度时无机孔、微裂缝等大孔隙是主要流动通道,表面粗糙度及迂曲度低,随压力梯度增大,小孔及有机孔中流体参与流动;鹰滩储层受矿物组成与孔隙结构影响,渗流特征呈现2段斜率不同的线性段,随压差增大渗流阻力增加。该研究明确了微纳米孔隙中页岩油低速渗流的主要特征及影响机制,为制订页岩油开发方案,指导页岩油高效开发提供了理论依据。     

CO2-C2H6吞吐提高致密油藏采收率实验研究

注CO₂已经成为致密油藏提高采收率的重要手段之一，相较于纯CO₂，部分烃类气体对原油的降黏及混相能力更强。为此，通过高温高压PVT实验研究了CO₂及复合气体（CO₂-C₂H₆）-原油的饱和压力及黏度的变化特征，并利用高温高压岩心吞吐实验揭示了不同气体介质、吞吐压力及吞吐轮次下原油动用程度。研究结果表明：复合气体中C₂H₆增强了气液两相混相能力，提高了CO₂降黏及溶解能力，原油流动性显著增加。复合气体中随着C₂H₆摩尔分数的增加，原油饱和压力由14.24 MPa 增至18.02 MPa，提高了26.54%；原油黏度由23.68 mPa·s 降至8.76 mPa·s。不同吞吐压力下复合气体（CO₂-C₂H₆）的采收率提高效果均强于纯CO2的，且吞吐压力在最小混相压力附近采收率提高程度高于其他吞吐压力。复合气体（CO₂-C₂H₆）对孔隙半径为0.000 1～0.001 和0.01～1 μm孔隙中的原油动用程度强于纯CO₂的。     

TC4钛合金滚磨光整加工的表面完整性与抗疲劳性能

基于正交试验方法,采用卧式离心式滚磨光整加工工艺对钛合金TC4试件进行加工,研究主要工艺参数对表面粗糙度、显微硬度和残余应力的影响,确定了较优工艺参数;通过疲劳试验和SEM、XRD衍射测试等方法,分析了提高抗疲劳性能的效果和机理。结果表明:滚抛磨块直径是影响表面粗糙度值和残余应力的最主要因素;单面加工时,表面粗糙度Ra、Rz最大下降值为0.389μm和2.353μm,显微硬度可从314HV_(0.5)增加到367HV_(0.5),产生了308MPa的残余压应力;双面加工时,Ra、Rz最大下降值为0.356μm和2.151μm,显微硬度增加到346 HV_(0.5),产生了352 MPa的残余压应力。滚磨光整加工后,表面粗糙度的改善和残余应力的存在,有助于阻碍疲劳裂纹的形成和扩展,疲劳性能明显改善,单面加工可使试件的疲劳极限从389 MPa提高到450 MPa,提高了15.7%,双面加工时提高到578 MPa,提高了48.5%。     

钢管混凝土界面粘结性能研究现状与分析进展

综合国内外相关研究成果,从粘结应力组成、粘结强度计算、粘结滑移本构以及粘结性能有限元分析等方面对钢管混凝土的界面粘结研究现状进行了总结,结果表明:粘结应力主要由化学胶结力、机械咬合力及摩擦力组成,摩擦力承担界面主要的抗剪作用;对粘结强度影响较大的因素为钢管形状、钢管尺寸及界面粗糙程度,其他影响因素得到的结论并不一致;现有的粘结强度试验值均未考虑材料自重影响,低估了实际的粘结强度,计算发现美国规范对粘结强度的取值较为合理.在此基础上,对钢管混凝土界面粘结的研究进展进行了分析,认为新型钢管混凝土及特殊环境下钢管混凝土的粘结性能和机理有待继续深入探索.     

页岩气低速渗流特征分析及影响因素研究

针对页岩气低速条件下渗流特征及基质页岩应力敏感性特征不明确的问题,通过自主开发的页岩气低速渗流装置进行实验,获得不同气体、不同孔隙压力条件下页岩气低速渗流规律及基质页岩应力敏感性特征。研究结果表明：基质页岩岩心吸附能力较强,由吸附作用造成的无回压条件下氦气的流动能力为甲烷的1.5～2.0倍;随着孔隙压力的升高,吸附气与自由气共同作用造成甲烷流动能力呈现先上升后下降的趋势;随有效应力增加,基质页岩岩心渗透率呈指数式下降,且孔隙半径逐渐减小,气体滑脱效应增强,气体流动能力在总体稳定的基础上略有升高。研究成果对基质页岩中气体渗流规律的研究及页岩气藏的开发生产具有重要的指导意义。