冶金工程实践线上教学创新

围绕课程目标,通过校企联合完成工程实践线上教学平台搭建、线上教学策略制定。针对专业理论知识、工程实践、理论结合实践等分阶段差异化教学,将生产一线搬进课堂,形成了冶金工程实践的线上教学新模式。     

铜铝复合接触线拉拔加工过程的数值模拟

对一种机械啮合式异形截面结构的铜铝复合接触线拉拔加工过程进行了研究,建立了有限元三维数值模型,获得了稳定拉拔状态下的等效应力分布,模拟得到的接触线复合界面存在缝隙。通过改变铝线坯和铜线坯断面几何尺寸,研究了缝隙填充率的变化,获得了优化的铝线坯和铜线坯的形状。     

来华留学生线上教学现状与对策

2020年突发的新冠疫情给全球的经济、社会、生产生活带来了巨大冲击,蔓延全球的新冠疫情使高校来华留学生的教育和管理工作面临巨大挑战,教学方式由线下教学转变为线上教学。以留学生线上教学为研究载体,分析留学生线上教学存在的问题,探讨留学生线上教学质量提升对策,为留学生线上教学的开展提供参考和依据。     

冷床上钢坯冷却的数值模拟

应用仿真软件模拟研究了在空冷条件下,在规定的冷却间距下,不同尺寸的方坯、棒材在冷床上不同位置的温度分布。结果表明:尺寸及间距不同,其对应的辐射率不同;钢坯温度越高,温降速度越快;钢坯冷却到300℃左右时温降速度最慢,此时温降曲线趋于平滑;钢坯的断面尺寸越大,其边部与芯部的温度相差越大,但随着温度逐步降低,边部与芯部的温度差别就越来越小,直至趋于相近。     

钢中氢热脱附谱线影响因素的数值模拟

热脱附谱线分析已广泛用于研究高强钢中氢原子的吸收与扩散行为,以及氢原子与氢陷阱之间的反应动力学参数等。通过分析热脱附谱线峰值温度可获取氢陷阱的最重要参数：氢陷阱与氢原子之间的结合能。采用McNabb-Foster模型系统模拟研究钢中氢的热脱附谱线的影响因素。结果表明：除氢原子与氢陷阱之间的结合能之外,热脱附实验加热速率以及初始实验温度,样品尺寸、形状,氢原子在氢陷阱中的初始占有率,以及在样品中的分布等均能影响热脱附谱线的峰值温度以及形状,从而对氢陷阱与氢原子之间的结合能分析产生影响。同时基于局域平衡模型的模拟结果发现热脱附过程中氢原子从低结合能氢陷阱解析后可再次被高结合能陷阱捕获。     

高炉风口喂钛线位置对护炉影响的数值模拟

高炉风口喂钛线是维护炉缸局部侵蚀部位的措施之一.采用数值模拟方法分析了喂钛线后炉缸铁水中钛化物的迁移规律,讨论了喂入位置对护炉效果的影响.计算结果表明:不同喂入位置条件下,钛化物的迁移路径和分布相差很大.当风口喂入位置距铁口较远时,钛化物在炉缸侧壁、炉缸底面上均有分布,有利于维护对应位置的炉缸侧壁、炉底侵蚀区域;喂线位置距铁口较近时,可维护炉缸侧壁区域,较难保护炉底部位.由此可见,应综合考虑侵蚀部位、铁口位置特点,选择最佳喂线护炉位置.模拟结果为生产实践所验证,表明数值模拟方法可作为选择护炉方式、优化喂线位置的参考依据.     

“停课不停教”背景下线上教学

以疫情期间“停课不停教、停课不停学”为背景,设计了三阶段、两方式、两互动、两检验的“2322”线上课堂教学模式,并在2020年春、秋两学期路基路面工程课程中予以实践。问卷调查反馈及期末成绩分析表明,学生对该教学模式认可度高,教学效果好,实现了线上教学与线下课堂教学的实质等效。     

基于FLAC3D上向水平分层充填采矿法数值模拟

为了安全高效地回收宁南骑骡沟铅锌矿区残矿,采用FLAC3D有限元法对上向水平分层充填采矿法的结构参数和开采工艺过程进行了数值模拟,以便指导残矿的开采方案设计.数值模拟结果表明:上向水平分层充填采矿法的最大控顶高度为10m,最大空区暴露面积控制在150～250m2以内,采用3采1充或2采1充的回采工艺能保证安全产生.生产结果表明:应用数值模拟结果指导采矿方法和开采工艺设计是合理的.     

带钢连退线风管式冷却过程的数值模拟

 喷射气体冷却是带钢连续退火和镀后冷却过程中最重要的冷却方法,不同的冷却器结构对冷却性能影响很大。针对带钢连续退火及镀后冷却风管式冷却器工艺过程,将计算区域划分为2个子区域,经过网格独立性检验,在一定网格数目基础上利用数值模拟软件进行数值模拟研究。通过对风箱风管区域研究获取冷却器的压力流量公式,对冲击射流冷却区域研究获取带钢表面对流换热系数及带钢冷却速度变化。典型工况下带钢表面平均对流换热系数为117.29W/(m2·K),带钢冷却速度14.0℃/s。     

巷道锚喷支护数值模拟研究

在对大冶铁矿尖林山-60 m水平现场工程地质调查、室内矿岩物理力学特性试验的基础上,运用FLAC 3D有限差分软件对由工程类比法确定并且正在应用的锚喷参数进行数值模拟研究。通过比较分析不同支护方式的数值计算结果表明,喷锚联合支护方式优于单独的锚杆支护和喷射混凝土支护,更适于在矿岩接触带软弱夹层地段支护。     

金属材料工程多尺度数值模拟课程案例库建设

针对材料工程专业学位研究生金属材料工程多尺度数值模拟课程内容和特点,提出课程教学案例库的建设意义、原则和方案。基于案例选择的真实性、典型性、客观性、时效性和创新性原则,选择了来源于科研项目和工程实践的10个案例。结合“5010型精密滚珠丝杠热处理工艺”教学案例,分析了案例设计中应包含的案例背景、主要内容、知识拓展等组成要素。金属材料工程多尺度数值模拟案例库建设可为材料工程领域专业学位研究生其它课程案例库建设提供有益的参考。     

热轧带钢氧化铁皮生长过程数值模拟

为研究生产过程中温度、变形对热轧带钢氧化铁皮生长过程的影响,根据钢板的温度趋势,运用计算机编程计算,对集装箱钢(SPA-H)、管线钢(L360)及普通碳素钢(Q235B)在ASP热连轧过程中氧化铁皮的生长规律进行了数值模拟,计算结果符合现场测量实际.解决了轧制过程中无法直接测量轧钢全过程氧化铁皮厚度的问题,为调整生产工艺参数、控制氧化铁皮厚度提供了数据.     

COREX熔化气化炉稳态数值模拟

基于多相质量守恒、动量守恒和热量守恒开发了一维稳态的数学模型,对熔化气化炉填充床进行模拟,自由空间和风口区则采用静态平衡来进行计算.计算得出的渣铁温度、炉顶煤气温度及成分与工厂报道值相吻合.应用该模型能够研究床层高度、原料的成分和操作参数等对工艺过程的影响.     

顶头等离子喷涂过程数值模拟

应用ANSYS有限元分析软件对穿孔顶头等离子喷涂及冷却过程进行有限元分析。建立模型时,采用厚度方向双层叠加来模拟真实的喷涂及沉积过程,得到了以Al_2O_3为涂层材料,喷涂过程中及冷却后穿孔顶头的温度场和应力场分布。通过该模拟,可以掌握穿孔顶头在等离子喷涂及冷却过程中的温度及应力变化规律,为优化制备穿孔顶头提供参考依据。     

铜材接触线扩展挤压成形的三维有限元数值模拟

根据有限变形刚粘塑性有限元理论,基于DEFORM-3D软件平台,对接触线在模腔中扩展挤压成形过程进行了三维有限元数值模拟,获得了扩展挤压成形过程的应力场、应变场、温度场和速度场分布,并揭示了金属流动规律,从而为模具设计提供理论依据。     

矿用空气幕数值模拟研究

矿用空气幕作为一种新型的矿井风流调控技术,具有广泛的应用前景。建立了矿用空气幕的数学模型和有限元模型,并应用ANSYS软件对风流特性进行数值模拟,结果表明:(1)矿用空气幕供风器的结构影响其供风风压及风流速度,在供风器出口面积一定时,供风器出口宽度小能量损失也小,空气幕的作用效果好;(2)当矿用空气幕风机风量为14m3/s、风压为480Pa、供风器异面矩形管的进出口面积分别为1.0m2和0.54m2时,其进出口最佳宽度分别为333mm和180mm;(3)解决了以往矿用空气幕的研究和设计主要依靠经验所带来的不足,对矿用空气幕调控风流技术的推广应用具有重要意义。     

数值模拟在电炉中的应用

论述了数值模拟在电炉中应用的发展历程,对各电炉流场模型确定了控制方程、边界条件,各项研究都取得了一定的成果,对实际生产有一定的指导作用,这些模型对从事电弧炉操作的其他重要问题也有潜在的用途。     

层流冷却条件下碳钢相变过程的数值模拟

 采用数值模拟的方法,结合宝钢2050热连轧层流冷却生产线,模拟研究了不同碳当量钢种在层流冷却条件下的奥氏体转变过程,计算了前段主冷、稀疏冷却、后段主冷3种冷却模式对奥氏体转变过程的影响,定量分析了带钢厚度方向不同部位处奥氏体转变的差别。结果表明:在所选定的工艺条件下,随着碳当量的增加,铁素体开始转变时间明显推迟,铁素体开始转变温度明显降低,而珠光体开始转变时间和温度变化不大;不同冷却模式下铁素体、珠光体各相开始转变时间及演变过程差别较大,但最终各相的体积分数接近一致;带钢厚度方向各部位由于冷却速度的不同而存在明显的组织不均匀性。     

鲁西南一次暴雨过程分析及数值模拟

采用美国MM5v37非静力中尺度模式对菏泽市2009年7月12～14日的暴雨天气过程进行数值模拟,利用模式输出的时空分辨率较高的资料,对此次降水的水汽条件、温度条件、不稳定条件、风场等进行分析.结果表明,中低层水汽的辐合作用是暴雨天气发生的必不可少的条件;高空强辐散、低空强辐合及对应的强上升运动是造成此次暴雨的动力学机制;低空西南气流对这次暴雨的产生和发展起着重要的作用.MM5对这次暴雨过程有较强的模拟能力,细网格输出的物理量能较好地揭示这次暴雨产生的机制.对次级环流分析的模拟表明,高低空急流的稳定维持使高低空急流产生2个独立的次级环流,在高空激流出口区、间接环流的北侧形成上升气流,有利于降水天气的发生发展.模拟出的暴雨降水中心位置基本与实况吻合.