分子沉积膜的制备与应用

随着微型机械、高密度磁记录技术的发展，其器件的润滑及磨损成为制约其发展的一个关键问题。纳米复合薄膜有望解决这一问题。对化学法制备纳米复合薄膜的方法进行了综述，重点对分子沉积膜的发展及应用进行了概述，提出了分子沉积膜今后的发展趋势。     

分子沉积膜的力学特性研究

在金衬底上制备了分子沉积膜。用原子力显微镜研究了它的摩擦力,结果表明沉积膜能明显地减小摩擦力。用纳米压痕仪研究它的纳米力学特性,结果表明在金表面沉积一层膜后,弹性模量、硬度和载荷都减小,说明分子沉积膜能改善金衬底的纳米力学特性。     

悬索式管桥应变影响因素研究

悬索式管桥的管道在风险状态下受力会产生变形,而管道的变形与力学安全相关。以长庆油田的悬索式管桥为原型,建立了悬索式管桥的模拟试验系统,详细研究了管道内流体体积流量、外加集中载荷和吊索断裂3种因素对管道应变的影响。试验结果表明,在不同体积流量下,管道应变曲线的变化趋势是一致的。在一定载荷内,管道的应变随集中载荷的增大而增大,管道的应变曲线成类似于正弦波的形状,且周期无明显变化。管道的最大应变发生在集中载荷作用点处。隔组破坏5组吊索后,管道仍未发生严重变形,证明悬索式管桥具有较好的稳定性。     

磁性液体制备技术的发展

介绍了磁性液体的构成，回顾了其制备技术的发展历程，对各种制备方法进行了分类、比较，最后提出了对磁性液体制备技术发展方向的展望。     

含硅类金刚石膜硬度压痕测试的有限元模拟

使用Abaqus有限元软件通过加载荷与加载位移两种方法对含硅类金刚石膜进行了压痕测试模拟,得到了不同硅含量类金刚石膜的硬度曲线。结果表明:两种方法的模拟结果较吻合,其中加载位移的方法较稳定,速度较快,含硅类金刚石膜的硬度随着硅含量的增加而减小;模拟结果得到了相关试验的验证。     

基于流场计算的天然气集输管线CO2腐蚀预测模型

为了更准确地反映含CO₂天然气管线典型管件（弯头及T形管）的腐蚀情况,在根据deWaard腐蚀模型预测管段平均腐蚀速率的基础上,应用计算流体动力学（CFD）方法计算了管道内的流场,分析了流场参数对管段腐蚀速率的影响,进而结合颗粒冲蚀模型,对已有的de Waard腐蚀模型进行了改进,并提出了流场作用下的CO₂腐蚀模型。应用该改进的CO₂腐蚀模型研究现场实际工况表明：影响管线腐蚀的主要流场参数为介质流速、湍动能和相分布;弯头腐蚀最大位置位于弯头部位迎流侧偏向流场下游位置;T形管腐蚀最大位置位于沿内部斜向合流部位。改进模型计算出的管线重点腐蚀位置和腐蚀速率,与现场工况的壁厚检测结果吻合良好,从而验证了该改进腐蚀模型的正确性。这种基于流场作用下改进的CO₂腐蚀模型为天然气管线腐蚀预测体系的建立提供一种新思路。     

冲蚀作用下CO2分压对集输气管线内腐蚀的影响规律——以大庆油田徐深6集气站集输管线为例

我国部分油气田集输管线中CO₂与水含量较高,同时由于提高输运流速,集输管道CO₂腐蚀日趋严重,掌握流场诱导下CO₂腐蚀速率的变化规律对腐蚀防护与定期检测具有重要意义。为此,以大庆油田徐深6集气站一集输天然气管线为分析对象,首先基于Norsok腐蚀模型预测CO₂分压对其内腐蚀速率的影响,再应用计算流体动力学方法（CFD）对管道内流场进行分析,并结合现场的内腐蚀测厚数据,得出冲蚀作用下CO₂分压对集输天然气管线内腐蚀的影响规律：集输天然气管线内,湍流作用在内流道剧烈变化区域（弯头、T形管处）,湍动能升至最大75 m²/s²,对CO₂局部腐蚀具有明显的促进作用;流体介质的流型与流速会对管道内壁的CO₂均匀腐蚀产生较强促进作用;管道内壁在CO₂分压重腐蚀区间内（0.02~0.20 MPa）,CO₂的腐蚀程度随CO₂分压的增大呈线性加剧,随后其最大腐蚀速率保持在0.75 mm/a,并趋于平缓,而最小腐蚀速率保持在0.62 mm/a,稳中有升。研究结果可作为预测集输管线重点部位运行寿命的参考依据,使得管道腐蚀防护与定期检测更为精确省时。     

相似理论的斜拉索管桥力学特性研究

利用相似理论搭建了斜拉索管桥的模型实验系统,进行了斜拉索管桥的静力学分析实验,同时采用数值模拟的方法对该管桥进行了非线性有限元分析,用模型实验来验证数值模拟结果的可靠性。通过对比斜拉索管桥在空载、集中载荷以及拉索断裂等工况下的实验数据与模拟数据,分析得出模拟数据的最大偏差在11％以内,模拟结果与实验结果吻合性良好,采用的数值模拟方法可以用来解决斜拉索式管桥工程实际问题。     

The hardness of amorphous Si-DLC films by molecular dynamics simulations

Silicon-doped diamond-like carbon (Si-DLC) films possess the potential to improve wear performance of DLC films in humid atmospheres and at higher temperatures. But many experimental results of Si-DLC films show that their structure and mechanical properties have changed greatly with the increasing silicon content. Therefore, molecular dynamics (MD) simulations were used to generate hydrogen-free Si-DLC films and study their nano-indentation process under the interaction of a diamond indenter. The results show that sp ³/sp ²(C) (only carbon atoms) always decreases with the increasing silicon content. But sp ³/sp ²(C+Si) ratio increases firstly and reaches a maximum at the silicon content of 0.2, and then decreases with the further increase of the silicon content. Bulk modulus and hardness of the Si-DLC films both decrease with the increasing of the silicon content, which has the same trend with Papakonstantinou and Ikeyama’s results. It is concluded that the hardness of the Si-DLC films is dependent on sp ³/sp ²(C), not sp ³/sp ²(C+Si).     

基于热-流-固耦合的齿轮齿廓修形研究

为研究齿廓修形对齿轮箱系统内部流场、温度场与应力场的影响,应用Pro/E对修形前后的齿轮箱系统进行精确建模;利用重叠网格法对齿轮箱系统进行流场计算,将稳定后的结果传递给齿轮固体边界进行温度场与应力场的求解,即对齿轮箱油浴润滑进行热-流-固耦合数值模拟计算;对比分析了不同修形工况下齿轮副端部润滑体积分数、箱体内部压强方差、齿轮固体本体温度与应力分布情况。研究结果表明,当选取b=1,即直线修形时,对齿轮温度场及应力场改善不大,修形效果不明显;选取b=2时,修形效果次之;选取b=1. 22时,修形效果最优,但无论采用何种修形曲线,均能明显改善齿轮齿根应力集中现象。