Mold-filling ability of semisolid alloy

The mold-filling ability of the semisolid alloy has very important effects on the quality and properties of the work pieces produced by the semisolid forming process. The factorial experiments show that all of the heating factors, such as mold temperature, heating temperature and the keeping time of billets, have some effects on the mold-filling ability of semisolid alloy. According to the analysis of influencing extent on the filling ability, it is found that the most important one of the factors is the mold temperature instead of the billets temperature, the next one is the heating temperature of the billet, and the keeping time rows on the third. It is also found that there is an interrelation between the billet heating temperature and the mold temperature. The effect of the interrelation on the mold-filling ability is even stronger than the keeping time. The higher the mold temperature, heating temperature or the keeping time is, the better the mold-filling ability of the semisolid alloy is. The parameter to describe the mold-filling ability, defined as the maximum filling height alongthe upright direction or the maximum filling length along the horizontal direction, can be theoretically determined according to the flowing theory of viscous fuid.     

长泄洪洞模型糙率修正方法研究

针对长泄洪洞在小比尺物理模型壁面糙率不相似问题进行理论分析和试验研究。通过合理的技术方案和手段在不改变泄洪洞位置与原河道相互关系的前提下,可以在小比尺物理模型上实现泄洪洞出口流速和流量的相似。研究表明,本方法适用于有压接无压和明流泄洪洞,很好的解决了在小比尺模型上长泄洪洞出口挑流水力特性及下游冲刷特性的模型相似性难题,实测结果与理论分析结果符合良好。     

垂直洞塞出口冲击区壁面压强特性

垂直洞塞作为一种新型消能工,其出口水流状态可视为淹没射流,出流区域为射流冲击区,受结构自身特点的影响,该类射流的流速大,射流冲击区壁面受到的压强大,为探索垂直洞塞出口冲击区附近有界区域内的壁面压强分布规律,为结构设计及水力设计提供科学依据,作者结合某大型泄洪洞工程,采用模型试验、理论推导及数值模拟相结合的方法,针对不同的出口射流流速及不同压坡位置,研究了垂直洞塞出口射流冲击区的壁面压强特性。结果表明：冲击压强的试验和数值模拟结果吻合良好;当轴线上压强测点同压强最大值处的距离和压强半宽值的比值小于1时,试验及数模得到的壁面压强与理论分析曲线贴合,但当该比值大于1时,且压坡段与射流中心之间距离和射流直径之比较小时,两者结果明显高于理论曲线,理论曲线此时不适用。定量分析表明：随着下游压坡段与射流中心之间距离的增加,底板轴线压强分布逐渐贴合理论曲线;当压坡段与射流中心之间距离和射流直径之比大于2.35时,冲击区下游压坡段位置对底板压强半宽值无显著影响,各试验组次中底板压强半宽约为射流直径的0.3倍;射流冲击区内,顶部和侧壁壁面的压强随着离射流中心的距离减小而降低,在泄洪洞上游封堵处压强达到最大值。     

热风加热沥青路面冲击射流共轭传热特性

为提高热风加热沥青路面的就地再生加热效果,基于热风冲击射流对流换热和沥青路面内部导热的共轭传热过程,建立了热风加热沥青路面的冲击射流共轭传热理论模型,选取有限容积法得到了共轭传热模型的通用离散方程,采用压力-速度耦合半隐式算法(semi-implicit method for pressure linked equations, SIMPLE)获得了整个求解域内温度场分布,选取平均热流密度和平均换热系数反映沥青路面加热效果,通过正交试验研究了热风出口速度和热风出口温度对路面加热效果的影响程度。仿真和试验结果表明：理论计算与实验温度场分布趋势吻合度高,两者平均误差为8.4%;平均热流密度和平均换热系数在加热初期均从最大值急剧下降,而后下降幅度逐渐减小趋于平衡,两者的仿真计算与实验结果趋势相同,平均误差分别为6.4%和7.8%;热风出口速度和热风出口温度对平均热流密度均有显著影响,热风出口速度对平均换热系数有显著影响,热风出口温度对平均换热系数的影响相较于平均热流密度指标表现为不显著。研究结果为后续沥青路面就地热再生热风加热温度控制和加热器设计提供了理论依据。     

Zr41 Ti14 Ni12.5 Cu10 Be22.5非晶合金冲击压缩行为理论与实验研究

为研究Zr_(41)Ti_(14)Ni_(12.5)Cu_(10)Be_(22.5)非晶合金的冲击压缩响应及物态方程,利用平板冲击试验,测试了受到速度为350 m/s～550 m/s的铜板冲击时,非晶合金试样的自由面粒子速度;采用阻抗匹配法得到了材料的雨贡纽参数,并利用理想混合物模型对材料的雨贡纽参数进行预估,分析对比了理论计算结果与实验结果;将求材料格林艾森物态方程转化为非线性最优化问题,提出了基于模拟退火算法的材料格林艾森物态方程计算方法,设计了退火参数表,并采用解析法计算了材料的布里希-默纳罕物态方程和三项式物态方程,对比研究了三种物态方程与实验结果.理论和实验结果表明,5～10 GPa压力范围内,Zr_(41)Ti_(14)Ni_(12.5)Cu_(10)Be_(22.5)非晶合金的零压体积声速为4 267 m/s,D-u曲线斜率为4.376,曲线斜率远大于一般金属材料,其雨贡纽极限强度为5.60 GPa左右;理想混合物模型仅适用于计算高压区Zr基非晶合金的雨贡纽参数,低压区理论计算结果与实验结果误差较大;在5～10 GPa压力范围内,格林艾森物态方程、三项式物态方程与实验结果吻合度较高,而布里希-默纳罕物态方程误差较大,不适用于计算材料状态参量.     

导向充气喷动床流动特性研究：开孔方式及开孔率的影响

在Φ９２ｍｍ有机玻璃床反应器内,以绿豆为实验物料,以空气作流动介质,考察导向管下开孔时,开孔率对导向充气喷动床的床层压降,最小喷动速度,最大允许充气速度及颗粒在壁效应区的下移速度的影响,并与上开孔的结果相比较。结果表明;下开孔方式也能调节和控制颗粒在环形区的停留时间;当开孔率０〈ψ〈１时,下开孔导向充气喷动床的床层压降和最小喷动速度小于上开孔时对应的值;     

Parameters Relevant to Bubble Detachment when Gas-injecting into Polymer Melt Flow Field

The bubble deformation processes were reported when gas was injected into polymer melt flow field in another paper, the experiments showed that the deformation was severely affected by the volume of the bubble, and in turn, for the different bubbles, several different deformation processes were presented during their movement along the flow channel. In addition, we could find that the magnitude of the bubble volume was dependent upon the pressure difference of the gas injection pressure and the melt pressure, In this paper, more experimental conditions were changed to investigate the parameters relevant to the detachment of bubbles from the injection nozzle. The experimental results show that the pressure difference, the melt flow velocity as well as the melt pressure were all critical for the purameters, such as the bubble detachment time, the maximum bubble diometers and the magnitude of the bubble volume. The morphology changes of bubble were very large when the flow field was abruptly changed, and the situations were more complicated.     

45钢/锡铅合金复合结构熔融沉积中熔滴过渡行为

面向45钢/锡铅合金复合结构熔融沉积过程中的锡铅合金熔滴与钨极惰性气体保护焊（TIG）焊接熔池的匹配性需求,基于有限差分方法,采用流体体积法（VOF）建立微喷熔滴形态演变过程数值计算模型,分别研究压电驱动式熔滴微喷过程中压电激振驱动参数和喷头内结构参数对于产生熔滴的尺寸及速度的作用和变化规律. 研究发现,当喷孔直径为0.5~0.6 mm,喷孔深度为5~6 mm,环隙为4~5 mm时,锡铅合金熔滴具有较高的球形度,熔滴可控性较好. 压电陶瓷激振频率和驱动行程对于锡铅合金熔滴尺寸影响不明显,熔滴速度随激振频率和驱动行程的增大而增大. 对比数值计算结果与实验结果,发现锡铅合金熔滴尺寸与熔滴速度最大误差均小于10%,表明利用数值计算模型对熔滴微喷过程进行分析较可信.     

铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度研究

为了在提高加固钢筋混凝土梁承载力的同时具有很好的延性和耗能能力,特别是满足侵蚀环境及寒冷环境中加固工程的需要,采用铝合金板加固钢筋混凝土梁是一个很好的解决办法。铝合金板通过粘贴层将力传给钢筋混凝土梁,故铝合金板与混凝土的粘贴粘结性能决定了铝合金板加固钢筋混凝土梁的效果。铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度作为铝合金板加固钢筋混凝土梁连接设计的基础,对其开展试验和理论研究。开展105个试件的铝合金板与混凝土面内单剪试验发现：对粘贴界面没有进行粗糙处理的试件发生了界面剥离破坏,其他试件均发生了混凝土层剥离破坏;界面剥离破坏的粘结性能远差于混凝土层剥离破坏,说明了对粘贴界面进行处理的必要性。通过试验得到铝合金板和混凝土连接的极限粘结荷载,根据铝合金板正应力的变化率与粘贴界面剪应力的关系,得到剪应力的分布曲线和有效粘结长度;假设剪应力沿有效粘结长度处处相等,得到了铝合金板与混凝土的粘贴试验粘结强度,并基于此讨论了界面处理、混凝土强度、铝合金板宽度、厚度和粘贴长度等因素对试验粘结强度的影响。结合试验数据的统计回归分析,提出计算铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度的修正Niedermeier模型,得到了铝合金板与混凝土的有效粘结长度和粘贴粘结强度的理论计算公式,其理论值和试验值吻合较好,误差最大值为8.98%,平均值为0.004,标准差为0.041。研究成果为铝合金板加固钢筋混凝土梁的粘贴设计提供了理论基础。     

Stress-strain analysis on AA7075 cylindrical parts during hot granule medium pressure forming

Hot granule medium pressure forming(HGMF) is a technology in which heat-resistant granules are used to replace liquids or gases in existing flexible-die forming technology as pressure-transfer medium. Considering the characteristic of granule medium that seals and loads easily, the technology provides a new method to realize the hot deep-drawing forming on high strength aluminum alloy sheet. Based on the pressure-transfer performance test of granule medium and the material performance test of AA7075-T6 sheet, plastic mechanics analysis is conducted for the areas, such as the flange area, force-transfer area and free deforming area, of cylindrical parts deep-drawn by HGMF technology, and the function relation of forming pressure is obtained under the condition of nonuniform distribution of internal pressure. The comparison between theoretical result and experimental data shows that larger deviation occurs in the middle and later period of forming process, and the maximum theoretical forming force is less than the experimental value by 24.6%. The variation tendency of the theoretical thickness curve is close to the practical situation, and the theoretical value basically agrees well with experimental value in the flange area and the top area of spherical cap which is in the free deforming area.     

注射成形中聚合物熔体黏度的在线测量装置

设计并制造在线测量注射成形过程中聚合物熔体黏度变化的装置. 在测量装置中,非等温高剪切流变模具的型腔结构设计成厚度为1 mm或2 mm的狭缝,底部不封口,维持熔体的持续流动;在流动中心线上沿流动方向布置一组压力传感器实时检测聚合物熔体在模具型腔中的压力变化情况,并使用模温机控制模具温度. 使用PXIe采集系统采集、显示、记录实验数据. 实验通过压力传感器测量得到不同位置熔体压力,根据修正的牛顿黏性定律计算熔体黏度,并与Cross-WLF模型的理论值进行对比. 实验结果表明：所设计的模具安全可靠,可获得低密度聚乙烯(LDPE)熔体在注射成形过程中熔体压力的变化情况,从而可以计算出材料在成形过程中的表观黏度演化情况. 实验测量结果与理论值在剪切速率大于500 s^?1的高剪切速度范围内较吻合,误差均在18%以内,最小为4%. 该装置能满足真实成形条件下聚合物熔体信息的在线检测要求.     

基于颗粒吸附概率模型的渗透注浆滤过机制研究

滤过效应对悬浊液渗透注浆扩散具有重要影响,滤过系数为渗透扩散关键影响参数,现有研究多将该系数假定为常数,具有较大局限性。考虑渗流域内各组分质量守恒,引入线性滤过定律,采用颗粒沉积概率模型描述水泥颗粒在多孔介质内沉积吸附行为,建立了考虑渗滤效应的水泥浆液渗透注浆柱形扩散理论模型。基于一维渗透注浆试验过程信息,提出了柱形扩散理论模型参数反演确定方法。开展了三维渗透注浆柱形扩散模型试验,结合理论模型计算结果,对比分析了孔隙率及浆液压力时空变化规律,探讨了注浆速率及浆液水灰比对滤过机制影响规律,并对理论计算模型准确性进行了验证。结果表明,注浆速率越小,注浆口处孔隙率衰减量越大,同时孔隙率沿浆液扩散方向衰减越剧烈;浆液水灰比越小,孔隙率衰减越快,滤过效应越显著。与试验值对比,所建立模型孔隙率最大计算误差小于12%,注浆压力最大计算误差小于14.2%,所建立模型可较好地描述水泥浆液多孔介质柱形扩散过程。     

铝合金T型接头双激光束双侧同步焊接温度场模拟

为了掌握双激光束双侧同步焊接工艺特性并得到最优焊接工艺匹配参数,对由铝合金6156底板与6056桁条组成的T型焊接接头进行了有限元数值模拟和试验研究.在改进以往激光热源模型的基础上,模拟分析了不同工艺参数匹配条件下的激光焊接过程,获得了实际可行的工艺参数范围.同时研究了焊接功率和焊接速度对熔池形状的影响规律,结果表明:焊接功率和焊接速度对焊缝成形具有重要影响,且熔池形状的模拟结果与试验结果吻合良好.最终获得了最佳的焊接工艺参数,为大型客机铝合金壁板的双激光束双侧同步焊接提供了理论指导.     

淹没刚性植物水流纵向流速垂向分布研究

根据室内水槽试验和理论分析,提出了一种两层模型(植物层和植物层以上区域)来预测含淹没刚性植物水流纵向流速垂向分布。对于植物层以上区域,采用了与修改的混合长度理论相结合"新的植物边界层"的概念去分析,并提出了一个预测在这个区域水流的流速垂向分布模型。对于植物层,通过拟合试验数据给出了解析式。最后,通过试验结果分析,这种预测淹没刚性植物水流流速垂向分布的两层模型与结果具有很好的一致性。     

共混对HDPE熔体高速挤出压力振荡现象的影响

采用恒速型双筒毛细管流变仪研究了高密度聚乙烯(HDPE)及其共混物的高速挤出行为,对高挤出速率下发生的挤出压力振荡和熔体黏-滑破裂等不稳定流动现象进行了定量描述。结果表明,升高熔体温度和采用共混改性有助于减轻熔体流动的不稳定性;温度升高,压力振荡频率呈减小趋势,熔体沿毛细管壁的滑移速度减小,外推滑移长度缩短,开始发生压力振荡的临界挤出速率提高;HDPE与低密度聚乙烯(LDPE)或聚丙烯(PP)共混后,熔体的挤出压力振荡明显减轻,而当m(HDPE)/m(PP)=70/30的共混物挤出时,未观察到压力振荡现象。     

导向管充气喷动床的流动与传热特性研究

在直径９２ｍｍ的有机玻璃制导向管充气喷动床反应器内,以玻璃珠为实验物料,以空气为喷动和充气气体,在导向管充气喷动床的最大允许充气速度范围内,考察充气速度对导向管充气喷动床的最小喷动速度、床层压降、中心喷泉高度的影响,采用示踪粒子的方法,研究充气速度对颗粒在壁效应区的下移速度的影响。并考察了热模装置内充气速度对壁与床层间传热系数的影响。结果表明：充气有利于导向管喷动床的喷动床的喷动及操作稳定性;充气     

磨料射流辅助三翼钻头破岩实验研究

通过对磨料射流辅助三翼钻头破碎岩石的力学分析,理论上给出了提高钻进速度的依据,利用自行设计的磨料射流实验系统,采用收敛型喷嘴以不同泵压对预制水泥试件进行冲蚀实验,试验研究表明,在泵压及磨料浓度保持不变的情况下,随着冲蚀深度(靶距)的增加,磨料射流的破岩能力先增大后减小,呈抛物线型变化,存在破碎的最优靶距;随着试件硬度的增加,破岩速度减小,冲蚀深度减小,但破岩最优靶距没有变,同一靶距下,破岩速度变小;随着泵压的增大,磨料射流的最优靶距随之增大,最优靶距受喷嘴加速直线段长度的影响;通过致密砂岩的钻进对比实验得出,在同等扭矩及推力条件下,磨料射流辅助钻进的效率可以提高63.4%.     

Numerical simulation on the rheo-diecasting of the semi-solid A356 aluminum alloy

The effect of injection pressure, piston velocity, and the forming temperature of semisolid slurry on the filling behavior of the semi-solid A356 aluminum alloy was investigated by simulation methods. The simulation results show that these processing parameters have an important effect on the filling behavior of the semi-solid A356 aluminum alloy. The slurry flows steadily in the cavity when the injection pressure, the piston velocity, and the forming temperature are low, but it is prone to turbulent flow w...     

Boundary layer distributions and cooling rate of cooling sloping plate process

According to the principle of grain refining and slurry preparation by cooling sloping plate process, the distributions of boundary layers during melt treatment by cooling sloping plate were studied, and mathematic model of cooling rate was established. The calculation value approximately agrees with the experimental result. Laminar flow and turbulent flow exist on sloping plate surface commonly. The thickness of velocity boundary layer and the critical transfer distance from laminar flow to turbulent flow increase with the decrease of initial flow velocity. The thickness of temperature boundary layer increases with the increment of flow distance and the decrease of initial flow velocity. The melt cooling rate and melt thickness have an inverse proportion relationship. The melt cooling rate increases along the plate direction gradually when the initial flow velocity is lower than 1 m/s, the melt cooling rate keeps nearly a constant when the initial flow velocity is 1 m/s, when the initial flow velocity is higher than 1 m/s, the melt cooling rate decreases gradually. The melt cooling rate of cooling sloping plate process can reach 102-103 K/s and belongs to meta-rapid solidification scope.     

铝合金6063在双辊连铸条件下变形特性的研究

通过双辊连铸条件下材料变形数学模型的建立，研究了铝合金在双辊连铸条件下的变形行为。定量分析了熔体流量，辊缝，凝固结束点位置对材料变形的影响。数学模型的计算结果表明，熔体流量对固相压力进而对轧制力产生极大的影响，流量的微小变动将引起轧制力很大的变化；连铸材料的变形抗力随凝固结束点位置的提高而增加。随辊缝的增大而减小。