研发硬质合金的集成计算材料工程

用于研发硬质合金的集成计算材料工程是将微观(10~(-10)10~(-8)m)、细观(10~(-8)10~(-4)m)、介观(10~(-4)10~(-2)m)和宏观(10~(-2)10 m)等多尺度计算模拟和关键实验集成到硬质合金设计开发的全过程中,通过成分-工艺-结构-性能的集成化分析,把硬质合金的研发由传统经验式提升到科学设计,从而大大加快硬质合金材料的研发速度,降低研发成本.本文详细阐述了第一性原理计算、CALPHAD方法、相场模拟和有限元模拟等计算模拟方法及各种微结构表征和性能测定的实验方法,论述了其在硬质合金研发中所发挥的具体作用.基于集成计算材料工程,提出了从用户需要、设计制备和工业生产的3个层面研发硬质合金的具体框架.通过应用实例,展示了集成计算材料工程在新型硬质合金研发中的强大功能,为新型硬质合金的设计和开发提供了新模式.     

硬质合金相图热力学和扩散动力学数据库及其应用

硬质合金是由难熔金属化合物和粘结相通过粉末冶金工艺制成的材料,它具有硬度高、耐磨、强度和韧性好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能。介绍了包含C-Co-Cr-W-Ta-Ti-Nb-N等元素的硬质合金热力学和动力学数据库。简述了热力学数据库中的热力学模型和优化计算,并以C-Cr-Ta三元系为例介绍了热力学优化计算的方法和步骤。所建立的硬质合金动力学数据库包含液相和fcc相不同元素的原子迁移参数。利用修正的Sutherland方程对液相的原子迁移参数进行了评估,而fcc相原子迁移参数是基于对实验测定数据和文献数据的评估获得的。利用建立的硬质合金热力学和动力学数据库,可以计算多元系的相平衡、获取不同相的热力学性质和溶解度信息、模拟合金中元素和相的分布等。该数据库可用于设计合金成分和烧结温度、预测元素含量及烧结气氛等对梯度硬质合金形成的影响、优化合金烧结工艺等。最后指出相图热力学和扩散动力学数据库及热物性数据库结合相场、有限元方法,定量描述硬质合金结构-性能的关系是今后的发展趋势。     

复合材料层间应变测试实验

复合材料受到应力作用层间会产生变形,应力过大层间会出现撕裂的现象。针对这一问题, 利用光纤法珀应变传感器与复合材料层间间隙尺寸相当的特点,将该传感器置入复合材料层间,在万能拉伸仪上进行复合材料应变测试实验。实验表明:利用光纤法珀应变传感器检测复合材料层间应变的方法是完全可行的。     

组合式光纤流量传感器

提出了一种新型的组合式光纤流量传感器，介绍了它的工作原理，详细讨论了光脉冲转换器的设计要点，据此设计了传感头，并给出了它的实验结果。     

基于磁流变悬置的动力装置垂向隔振控制与试验研究

悬置阻尼宽频可控对动力装置实现积极隔振具有重要意义。分析了基于挤压模式的磁流变半主动悬置工作原理和阻尼特性,在建立动力装置垂向隔振模型的基础上,设计出模糊自适应隔振控制器,用量化、比例因子自调整算法降低不同工况下动力装置垂向激励力的传递;给出了一种改进的天棚控制算法,通过抑制动力装置振动来降低能量传递。设计出动力装置隔振台架试验系统,在不同工况下进行了隔振对比试验。结果表明,在动力装置处于中低转速时,可控磁流变悬置能在宽频范围内把力绝对传递率抑制到25%内,隔振效果优于橡胶悬置;而磁流变悬置垂向隔振方法中,兼顾振动传递率和激励频率的模糊自适应控制,优于通过抑制动力装置自身振动来隔振的天棚控制。     

基于磁弹效应的单旁路激励钢缆索索力传感器

针对环式穿套结构磁弹效应索力传感器在使用中存在的实际问题,提出了一种单旁路结构的磁弹性索力传感器.从传感器的磁路结构、激励方式、外部磁化强度等几方面进行了深入的讨论,设计出了基于磁弹效应的单旁路激励钢缆索索力传感器原理样机,搭建了相应的实验系统,并对传感器样机进行了初步的拉力实验.实验结果表明,所提出的单旁路激励索力传感器原理可行,测量重复性误差小于0.2%.     

汽车磁流变阻尼器动态响应测试方法

汽车磁流阻尼器动态响应时间直接决定着磁流变阻尼器的控制周期、应用范围和使用效果,测试其响应瞬态过程具有重要的学术意义和应用价值.根据平板模型瞬态流动理论分析结果和阻尼器实际运行条件,提出了利用MTS试验台提供三角波激励,加速度信号转换电平触发,高速信号记录仪采集阻尼力信号的测试方法,搭建了完整的测试系统,完成了不同激振速度和励磁电流下的测试.测试结果表明阻尼器几何尺寸确定后,响应时间不受施加电流的影响,只是活塞速度的函数,这与理论分析结果相吻合.     

内旁通式磁流变阻尼器及其准静态流动分析

基于磁流变阻尼器的3种工作模式,本文提出内旁通式磁流变阻尼器工作模式,并对其进行了准静态流动分析.内旁通式磁流变阻尼器由内、外两通道组成,其中内通道受外加磁场的控制,而外通道则处于常通状态.内旁通式阻尼器有助于克服活塞换向时产生的运动空程现象,并简化磁流变阻尼器的设计.     

石板坡长江大桥多通道光纤珐珀应变测量系统

应变是表征桥梁安全状态的重要指标。依据光纤珐珀应变传感器的特点以及石板坡长江大桥的实际情况,设计出多通道光纤珐珀应变测量系统。该测量系统成功地实现了光纤、光电测量技术、计算机技术和土木工程技术的交叉融合,实现了大型连续桥梁应变自动测量。运行结果表明,该测量系统具有一定的可行性和可靠性。     

双光源光切法三维轮廓测量系统精度的研究

本文从三角测量的原理出发，对双光源光切法三维轮廓测量系统的精度进行了深入讨论，分析了系统各环节的误差产生原因及对测量精度的影响程度，得出了系统误差、特别是光学系统成象倍率误差是影响测量精度的主要因素的结论在此基础上提出了降低各环节误差的改进措施，并进行了对比实验。