基于电阻率和ζ-电位法的低热硅酸盐水泥早期水化特性

为研究低热硅酸盐水泥早期水化特性，采用电阻率测试仪和电声法ζ-电位分析仪分别对低热水泥和普通硅酸盐水泥水化的电阻率和ζ-电位进行测试。结果表明：电阻率和ζ-电位曲线在表征水泥浆体阶段的水化过程上具有较好的一致性。在水化20 min内，低热水泥浆体的ζ-电位与Ca²⁺浓度成正比，ζ-电位的急剧上升与{Ca₆[Al(OH)₆]₂·24H₂O}⁶⁺浓度有关；水化20 min后，浆体中开始形成AFt和CSH,ζ-电位的变化受SO₄^2-与{Ca₆[Al(OH)₆]₂·24H₂O}⁶⁺、Ca²⁺与HSiO₃^-反应速率控制。与普通水泥相比，低热水泥在水化20 min内Ca²⁺溶出速率更快，浆体中AFt形成时间更早；其诱导期持续时间短...     

热镀锌中圣德林效应微观机理的解释模型

钢中Si含量对热镀锌反应的影响即圣德林(Sandelin)效应的微观机理尚无较完整而统一的解释.为此,汇集了主要的3种模型,即:Г失稳模型,J.Foct模型和析氢模型.Г失稳模型把含Si钢镀层的异常生长与相的失稳联系,认为Г相的失稳为Si提供了载体,Si进入ζ层中造成ζ层失稳而导致异常须状组织形成.J.Foct模型认为,含Si钢出现异常组织是由于浸锌时钢基体表面存在含饱和Si的液态锌层.析氢模型认为,钢中的Si不是直接影响热镀锌过程的,而是通过影响氢在钢中的扩散而间接影响热镀锌过程的.从效果方面看,这3种模型都能部分解释Sendelin效应的一些现象.最后对3种模型的优缺点进行了分析、归纳.     

模拟冷却水中Al_2O_3纳米颗粒分散条件的优化

在模拟冷却水中添加Al_2O_3纳米颗粒制备纳米流体,用zeta电位表征纳米流体的稳定性。研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)浓度、超声处理时间、溶液pH值对纳米流体稳定性的影响及最佳优化条件。单因素实验结果表明,随着SDBS浓度、超声处理时间、溶液pH值的增加,纳米颗粒zeta电位绝对值#ζ#均先增加后减小。在此基础上,运用响应曲面法中的BoxBehnken设计(BBD)模型对纳米颗粒分散条件进行优化,结果显示,SDBS浓度对zeta电位的贡献最大,其次为溶液p H值;SDBS浓度与pH值、超声时间与pH值两两之间的交互作用较明显;BBD模型给出模拟冷却水中纳米颗粒分散稳定性的优化条件为SDBS浓度0.339%(质量分数),超声时间61 min,pH值8.05,预测#ζ#为50.8 mV,实验测得优化条件下#ζ#为50.6 mV,与预测值接近。     

纳米ZnO制备工艺中电位与分散性的关系

本工作采用化学工艺制备10nm左右的ZnO粉体,并对工艺过程中碱式碳酸锌前驱体分散性和表面电位之间的关系进行了研究.专门对洗涤后粉体表面电位进行了分析.发现采用蒸馏水洗涤后粉体的ζ电位明显降低,接近其等电点,并导致粉体团聚.因此,在洗涤过程中,使用0.1M氨水取代蒸馏水来控制pH值,提高ζ电位,改善粉体的分散性.     

低碳钢热浸Zn-0.15%Ni合金镀层组织及第二相粒子

采用热浸Zn-Ni合金镀锌方法，在含0.03%-0.36%Si的低碳钢上获得Zn-Ni合金镀层，研究了镀浴中Ni含量和钢中Si含量对镀层中δ相和ζ相生长速率的影响，以及Zn-Ni合金镀层η相中的第二相粒子即Zn-Fe-Ni三元化合物Γ2相粒子的形成和长大过程，结果表明，在Zn-0.15%Ni镀浴中，含硅0.03%-0.215%钢镀层的ζ相明显受到抑制，δ相厚度略有增加，Γ2相粒子的形成和长大过程包括ζ相的溶解，Γ2相的形核和成比例吸收铁，镍而长大。     

一个表征非晶形成能力的新参数

基于文献数据的统计分析,获得了非晶形成能力新参数的表达式ζ=Tg/(Tl-Tx)a.Tx-Tg/(Tl)b。用线性回归方法推导出形成非晶合金的临界尺寸Dmax与ζ的经验公式为Dmax/mm=(1.061±0.067)ζ+(2.490±0.325)。与其他判据相比,这两个公式更加可靠,适用于多种合金体系。     

SiO_x/低密度聚乙烯纳米材料的性能

将不同ζ电位的水溶性硅溶胶与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的四氢呋喃溶液共混,蒸出水和溶剂制得母料,母料与低密度聚乙烯(LDPE)密炼,制备出SiOx/LDPE纳米材料。研究了硅溶胶的ζ电位对SiOx在LDPE纳米材料中粒径和分散性的影响,进而研究对纳米材料力学性能和电学性能的影响。结果发现,硅溶胶的稳定性与SiOx/LDPE纳米材料的性能密切相关,硅溶胶的ζ电位越大,SiOx在纳米材料中的粒径越小,分散越均匀,纳米复合材料的力学性能越高,空间电荷的抑制效果越明显,当ζ电位为-16.80 mV时,SiOx粒径小于100 nm,复合材料的弹性模量为53.73 MPa,断裂伸长率为972.41%,拉伸强度为10.13 MPa,断裂功为12.48 J/m2,电荷的注入量降低为2.5 C/m3~3.0 C/m3。     

7050-T7351铝合金力学性能测试及本构模型研究

为分析7050-T7351铝合金的应力流动行为和塑性变形情况，对该铝合金进行了不同应变率和温度下的力学性能测试，通过测试结果标定了Johnson-Cook(JC)、Hartley-Srinivasan(HS)和Swift本构模型。利用ABAQUS有限元软件建立有限元模型进行仿真分析，根据计算结果对JC本构模型给予修正，最终得到Modified Johnson-Cook(MJC)本构模型。将JC的应变率和温度项乘子与HS和Swift模型耦合，然后进行Taylor杆撞击测试以及相应的有限元计算，验证三种本构模型的有效性。结果表明：JC模型高估了7050-T7351铝合金的应力流动行为，而MJC本构模型预测的结果与试验有很好的一致性，HS和Swift模型均能较好地反映该材料在准静态下的应力流动行为。此外，MJC模型可以很好地预测Taylor杆的塑性变形，而将JC的应变率和温度项乘子与HS和Swift模型耦合后的修正模型对Taylor杆变形情况的预测精度相对较差。     

影响从涡激振动中获取能量的参数研究

涡激振动是一种常见的流固耦合现象,当结构物振幅较大时,可利用涡激振动从海洋流中或河流中获取能量。论文通过流固充分耦合数值方法,对二维弹性支撑圆柱体在均匀流中的横向涡激振动进行了模拟。用该数值方法对4种方案进行计算,分析质量比m*、阻尼比ζ、质量阻尼比m*ζ和固有频率fn对圆柱体从涡激振动中获取能量效率η的影响。结果发现m*、ζ、m*ζ和fn都会影响η,且存在一个最优的m*ζ值,使能量获取效率η最大。对基于这一想法的振动系统的设计,论文结论可作为参考。     

高强IF钢热镀锌层织构分析

以高强IF钢热镀锌层为研究对象,借助扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)研究了镀层的组织形貌、物相和织构,分析了镀层与基底的对应取向关系。结果显示,470 ℃热浸120 s后,镀层由内到外依次为:致密层δ相,粗大的柱状晶层ζ相,短棒状ζ相。柱状晶层和短棒状ζ相的主要织构均为{010}和{201}面织构,柱状晶层ζ相的织构更强;致密层δ相主要为{1010}和{1120}面织构。α-Fe的{111}面与δ相的{1010}或{1120}晶面之间形成半共格界面,{111}〈110〉和{111}〈112〉分别与{1010}〈1120〉和{1120}〈1100〉相对应。由于半共格界面的界面能较低,结构稳定,镀层与基体的结合性更好。     

复合缝腔割缝筛管的流阻分析及优化设计

原油流经筛管的流动阻力是设计新型复合缝腔割缝筛管的主要考虑因素之一。通过对流经复合缝腔割缝筛管原油流动阻力的精细计算,得到了大量的筛管参数与流阻的关系数据,利用BP神经网络技术,建立了筛管流阻预测模型。基于此预测模型,采用遗传算法对筛管多个参数进行了综合优化。实验实测数据表明,筛管流阻预测模型的计算结果符合工程要求。油田现场应用表明,通过该方法设计的复合缝腔割缝筛管流阻小、强度高、使用寿命长,市场前景广阔。     

纤维缠绕复合材料气瓶内衬的屈曲分析

为深入了解纤维缠绕复合材料气瓶的内衬屈曲情况,基于ANSYS有限元软件,运用数值模拟方法对纤维缠绕复合材料气瓶的金属内衬结构进行屈曲分析,建立了复合气瓶内衬结构的有限元模型,采用特征值法分析得出内衬1~10阶的屈曲模态,并利用非线性稳定法绘出内衬位移量随外压变化曲线.结果表明,计算得到的内衬临界失稳外压为0.199 MPa,与复合气瓶内衬外压试验结果相符合,证实了本文对于复合气瓶内衬屈曲分析的可靠性.     

爆炸荷载作用下地铁隧道的冲击反应研究

随着地铁的大规模兴建,地铁隧道的抗爆防护研究成为一个迫切需要解决的问题。针对南京地铁区间隧道的实际工程地质条件,建立了地铁隧道的冲击反应计算模型和各种材料的模型,采用流固耦合算法, 对10kgTNT炸药作用下地铁隧道的冲击反应进行了全面研究。研究结果表明,隧道衬砌的速度和加速度变化与超压有关,随着距爆心距离的增大,爆炸冲击波对衬砌结构的影响逐渐减弱,而且在爆炸的初始时刻,隧道衬砌处于受拉状态,随着时间的推移,超压峰值逐渐衰减,隧道衬砌则由受拉状态变为受压状态,并逐渐趋于稳定,从而为地铁隧道的抗爆防护和应急预案的制定提供了依据。     

超薄金属内衬复合材料压力容器的结构分析

采用有限元方法对超薄金属内衬复合材料压力容器结构进行分析。在分析中, 几何模型中的封头段考虑了复合材料铺放角度和厚度沿平行圆半径变化, 材料模型中的复合材料层和内衬层分别选用复合材料层合板理论和弹塑性理论进行分析, 二者之间的界面变形协调性及不可贯入性引入接触分析进行考虑。数值结果表明:在工作压力下, 容器复合材料层纵向应变均为拉应变, 环向存在部分压应变, 内衬层发生塑性变形; 卸载后, 容器的复合材料层处在拉应力状态, 内衬层处在压应力状态。在此基础上, 利用容器的简化模型, 根据内衬层最大变形点荷载位移曲线实现了容器内衬层局部屈曲模拟。容器水压应变测试和内衬局部屈曲观测结果与数值模拟结果吻合较好, 验证了本文中分析的可靠性。      

Filament-wound pressure vessel with thick metal liner

A method for calculating stress and strain in non-symmetric filament-wound pressure vessels with thick metal liners, up to burst pressure, is presented. The calculations are based on classical laminate theory and Tsai-Wu failure criterion. Plastic yielding of the liner and transverse cracking of the composite are not considered failures of the vessel and are modelled by reduced properties. The effect of changing thicknesses of various layers, on burst pressure and efficiency of the vessel, is considered. It is shown that the efficiency of a thick liner reinforced with filament winding can approach optimal values that are quoted in the literature, even when the liner is selected arbitrarily. The calculations agree with test results of two 6 litre vessels having the same liner: one with Kevlar 49/Epoxy overwrap and the other with T300 Carbon/Epoxy.     

锈蚀对核安全壳结构钢衬里撕裂的影响

为研究锈蚀对核安全壳结构钢衬里撕裂的影响,该文对36个不同锈蚀率的钢衬里板进行了单轴拉伸试验,分析了锈蚀钢衬里板的力学性能退化机理和退化规律;建立了锈蚀钢衬里板的本构模型;根据试验结果,提出了考虑不同锈蚀率的钢衬里撕裂准则和锈蚀模拟方法;通过数值模拟,分析了锈蚀对安全壳钢衬里撕裂的影响;最后对比了该文模拟方法与美国核管理委员会(NRC)方法的差异,并给出了NRC方法中锈蚀影响系数的取值建议。结果表明：随锈蚀率增大,钢衬里板的弹性模量变化不大,但其屈服强度、峰值强度、峰值应变和断裂应变大致呈线性退化规律;该文建立的锈蚀钢衬里板的本构模型与试验结果吻合良好;随锈蚀率增大,安全壳钢衬里发生撕裂时的内压逐渐降低,且当锈蚀率为50%时,内压降低29.06%;与NRC方法相比,该文方法能直观反映不同锈蚀率对钢衬里的影响,更能接近实际锈蚀情况;对于NRC所建议的锈蚀影响系数,锈蚀率小于20%时,可取上限值,锈蚀率为20%～40%时,建议取最佳估值,而锈蚀率超过40%后,应当取下限值。该文研究工作可为安全壳钢衬里锈蚀后的性能评估提供借鉴和参考。     

J-T characterized stress fields of surface-cracked metallic liners bonded to a structural backing - I. Uniaxial tension

Surface crack-tip stress fields in a tensile loaded metallic liner bonded to a structural backing are developed using a two-parameter J-T characterization and elastic-plastic modified boundary layer (MBL) finite element solutions. The Ramberg-Osgood power law hardening material model with deformation plasticity theory is implemented for the metallic liner. In addition to an elastic plate backed surface crack liner model, elastic-plastic homogeneous surface crack models of various thicknesses were tested. The constraint effects that arise from the elastic backing on the thin metallic liner and the extent to which J-T two parameter solutions characterize the crack-tip fields are explored in detail. The increased elastic constraint imposed by the backing on the liner results in an enhanced range of validity of J-T characterization. The higher accuracy of MBL solutions in predicting the surface crack-tip fields in the bonded model is partially attributed to an increase in crack-tip triaxiality and a consequent increase in the effective liner thickness from a fracture standpoint. After isolating the effects of thickness, the constraint imposed by the continued elastic linearity of the backing significantly enhanced stress field characterization. In fact, J and T along with MBL solutions predicted stresses with remarkable accuracy for loads beyond full yielding. The effects of backing stiffness variation were also investigated and results indicate that the backing to liner modulus ratio does not significantly influence the crack tip constraint. Indeed, the most significant effect of the backing is its ability to impose an elastic constraint on the liner. Results from this study will facilitate the implementation of geometric limits in testing standards for surface cracked tension specimens bonded to a structural backing.     

A competing risk model for the reliability of cylinder liners in marine Diesel engines

In this paper, a competing risk model is proposed to describe the reliability of the cylinder liners of a marine Diesel engine. Cylinder liners presents two dominant failure modes: wear degradation and thermal cracking. The wear process is described through a stochastic process, whereas the failure time due to the thermal cracking is described by the Weibull distribution. The use of the proposed model allows performing goodness-of-fit test and parameters estimation on the basis of both wear and failure data. Moreover, it enables reliability estimates of the state of the liners to be obtained and the hierarchy of the failure mechanisms to be determined for any given age and wear level of the liner. The model has been applied to a real data set: 33 cylinder liners of Sulzer RTA 58 engines, which equip twin ships of the Grimaldi Group. Estimates of the liner reliability and of other quantities of interest under the competing risk model are obtained, as well as the conditional failure probability and mean residual lifetime, given the survival age and the accumulated wear. Furthermore, the model has been used to estimate the probability that a liner fails due to one of the failure modes when both of these modes act.     

铜—铝复合罩用于射孔弹的研究

文中对铜铝复合罩在射孔弹上的应用进行了理论及试验上的研究，结果表明其在消除杵堵，射流头部速度及射流速度梯度方面均优于紫铜罩，是解决射孔弹杵堵的一个有效的技术途径。     

不同药型罩聚能装药水中接触爆炸毁伤效应

运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了圆锥罩、球缺罩及其组合形式的3种药型罩聚能装药水中接触爆炸单层靶板及带含水夹层靶板的数值模型,并对比分析了3种药型罩水中接触爆炸对目标的毁伤效应。结果表明,组合药型罩聚能装药对目标的毁伤效应相对于单一药型罩显著增强,有利于破坏带含水夹层的目标。