全氢罩式炉钢卷在线温度跟踪模型

建立了以温度跟踪为目的的全氢罩式炉钢卷退火过程在线数学模型。采用二维轴对称非稳态导热方程描述钢卷内部传热,边界条件由气氛温度检测值给定。偏微分方程采用有限容积法离散,离散方程采用强隐型算法加速求解,在20s内能完成46个炉台的计算。埋偶试验验证了模型的合理性和准确性,冷热点温度的计算值与测量值偏差在4%左右。温度跟踪系统投入运行后,优化了保温时间,钢卷机械性能符合要求。     

蒸汽侧抽真空金属烧结多孔毛细芯浓缩乙二醇水溶液的实验研究

为了降低乙二醇脱水浓缩工艺中的能耗,利用工业低温余热,基于金属表面与二元混合溶液不同液体分子之间相互作用力的差异,设计了一种多孔金属毛细芯强化乙二醇水溶液浓缩的蒸汽侧抽真空平板式毛细芯蒸发系统。基于此方法,对质量分数为10%的乙二醇水溶液进行了蒸发浓缩实验。结果表明,抽真空毛细蒸发存在3种蒸发状态;溶液进口温度高于70℃时蒸发效果明显,且真空度与浓缩效果呈正相关。系统在0. 088 MPa以上时有较为明显的浓缩效果;入口浓度升高对浓缩效果具有促进与抑制两方面作用,最佳浓缩效果的入口质量分数范围为35%～42. 5%。该方法在传统闪蒸的基础上,进一步利用了多孔结构毛细芯金属表面能对二元溶液分子作用力的差异,从而造成2种溶液组分相对挥发度增大,一定程度上强化了二元溶液的分离效果。     

焊接结构件疲劳裂纹扩展的数值研究

为准确描述焊接结构的疲劳裂纹扩展行为,基于Abaqus、Zencrack及相应子程序建立了考虑材料不连续的疲劳裂纹扩展模拟方法. 对于初始埋藏裂纹位于焊缝区的平板焊接结构,考虑焊缝和母材不同强度匹配,进行疲劳裂纹扩展模拟,研究了不同强度匹配对焊接结构疲劳裂纹扩展寿命和扩展特性的影响. 研究结果表明,当裂纹前缘由焊缝跨越至母材区域时,焊缝和母材区域的应力强度因子计算结果出现明显变化,并随着裂纹尺寸的逐渐加大,两者差异越大. 随着焊缝材料裂纹扩展参数逐渐增大,母材区域的裂纹扩展相对速率逐渐变慢,裂纹形状逐渐由圆形向扁平状椭圆形过渡;相反地,母材区域的裂纹扩展相对速率逐渐变快,裂纹形状逐渐由圆形向椭圆形过渡. 文中的模拟方法有望为准确预测焊接结构的跨材料裂纹扩展行为提供有效途径.

     

LMD端点延拓方法在脉象信号处理中的应用研究

针对EMD方法在脉象信号分析中存在的运算效率低以及端点效应严重等问题,首次将LMD时频分析方法运用于脉象信号的分析。同时对于仍然存在的端点污染,结合小波模极大值去噪方法提出了一种基于匹配度的脉象信号延拓方法。其中,小波模极大值去噪方法运用于信号的预处理过程,解决LMD方法中原本由于噪声引起的算法不收敛,信号两端发散等问题。通过仿真信号的验证及脉象信号的实际处理,结果表明LMD方法具有较好的分解效果,能更准确地反映脉象信号中的特征信息,且所提出的基于匹配度的脉象信号延拓方法可以明显改善LMD方法中存在的端点效应。     

门式起重机在特殊危险工况下的安全性能分析和评价

为全面分析和评价门式起重机在特殊危险工况下的安全性能,用MSC Adams进行虚拟样机动力学分析,用ANSYS进行有限元应力分析.结合实际运行情况和典型事故原因分析,提出门式起重机涉及吊重突然卸载、吊重自由跌落后紧急制动、大车碰撞轨道端部止挡、歪拉斜吊、台风下防风抗滑装置失效和吊物碰撞支腿等6种特殊危险工况;分析和评价...     

基于FPGA的互相关无串扰超声测距系统

多传感器超声测距系统工作时存在超声串扰,会导致测量结果失真并降低系统工作效率。为此,利用伪随机序列优越的自相关性,通过对发射信号和回波信号进行互相关运算消除串扰。提出一种利用异或运算代替乘法运算的并行数字相关技术捕获算法。可编程逻辑门阵列(FPGA)仿真结果表明,该算法可以消除实时超声测距系统的串扰和误码干扰,明显减少算法运算量及数据处理时间,提高FPGA逻辑资源利用率及超声测距系统的精度。     

2021年度机械设计与制造学科国家自然科学基金管理工作综述

绍了2021年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科（工程科学二处）科学基金项目的申请、评审和资助情况以及科学基金项目的进展与结题情况，阐述了学科在落实科学基金改革任务、开展学术交流与研讨、加强人才培养和推进重大研究计划评估等方面的具体举措，展望了2022年的主要工作。     

换热器性能的经济学分析

基于耗散原理与经济学原理,建立了经济学,提出了一项换热器性能的经济评价指标——单位传热量的总费用η,并结合实例对螺旋板式换热器进行优化,得到其结构参数和η之间的关系,获得了最优的结构参数,可为工程上换热器的性能评价提供参考。     

铝掺杂对转子钢20Cr13表面PVD涂层防腐耐冲性能影响

为强化双螺杆压缩机转子表面防腐耐冲性能,本文通过多弧离子镀/磁控溅射复合工艺,在转子基材20Cr13表面分别制备CrN、TiN、TiAlCrN三类PVD涂层,研究三类涂层的力学性能及Al元素掺杂对硬质氮化物涂层防腐耐冲性能的影响。试验结果表明：CrN、TiN、TiAlCrN三类PVD涂层能够显著提升转子基材20Cr13表面硬度。通过Al元素的掺杂,涂层发生固溶强化,从而显著提升氮化物涂层的硬度,但TiAlCrN涂层孔隙率较高,耐腐蚀性能较差。TiAlCrN涂层由于硬度较高、薄膜结合力高,其耐冲蚀性能较好。     

CuCrZr合金电子束焊接头微观组织与力学性能优化

本文针对聚变堆新型波导管结构材料CuCrZr合金开展电子束焊接探索,结合微观表征和力学试验,系统研究了焊接工艺和焊后热处理条件对接头显微组织与力学性能的影响。在此基础上解析了接头的形成机制及焊接工艺调控接头组织性能的本质原因。结果表明：CuCrZr合金电子束焊接头由热影响区、熔合区和焊缝区组成,其中热影响区又可分为细晶区和粗晶区。接头最佳抗拉强度达到了333 MPa,满足ITER中波导管的焊接要求(>280 MPa)。焊后热处理能显著改善接头的显微组织与应力分布。接头在500℃热处理12 h的抗拉强度达到了408 MPa,比未热处理的接头提高了22.3%。焊后热处理促进了焊缝区中Cr相析出,增强了析出强化效应。