功能梯度材料应用在齿轮上的可行性分析

为解决齿轮热处理过程中存在畸变、齿根处弯曲应力增加、齿轮的寿命降低等问题,将功能材料技术应用到齿轮工作接触面处(简称功能梯度齿轮)。首先,开展了单质齿轮性能与单质齿轮热处理后性能的对比分析;然后,建立了单质圆柱渐开线齿轮模型与功能梯度材料圆柱渐开线齿轮模型,对其进行了弯曲应力有限元计算,并对其性能进行了对比分析。将未经热处理的单质齿轮作为桥梁,建立了单质齿轮热处理后的性能与功能梯度材料齿轮性能之间的关系。功能梯度材料不仅在轮齿表面硬度与齿根弯曲应力方面比热处理后的齿轮有更好的性能,而且能避免齿轮热处理过程中产生的畸变、渗碳层不均匀等缺陷。分析结果表明:将功能梯度材料应用到齿轮上是可行的。     

双层堤基渗透破坏机制和数值模拟方法研究

 归纳和分析不同覆盖层模拟材料对堤基渗透破坏发展影响试验的现象和结果。在此基础上对堤基渗流破坏产生和发展的机制进行分析,提出反映堤基渗透破坏本质的2个判据,即土体单元应力强度和颗粒在水中滚动力矩2个极限平衡判断条件。根据试验现象观察,采用二维轴对称对堤基渗透破坏渗流场进行模拟,将覆盖层对下卧砂层的影响简化为对堤基应力场的改变,再利用提出的2个判据,对堤基渗透破坏发展过程进行数值模拟研究。数值模拟结果和试验对比表明,上述模拟方法和判据合理、可行。     

基于Pro/E直齿圆柱齿轮的参数化设计及运动仿真

在Pro/E建模环境下,介绍直齿圆柱齿轮的的三维参数化建模方法,利用方程曲线绘制方法绘制出齿轮的渐开线曲线,经过拉伸、切除、复制等生成齿轮实体。通过建立参数化程序,利用参数控制齿廓外形尺寸,实现齿轮参数化设计。利用Pro/E中的组件模块可以对齿轮机构进行运动仿真,可以看到运动仿真过程中是否出现干涉现象。根据仿真结果对零件进行修改,大大提高设计的精度和效率。     

利用数字图像处理技术测量直齿圆柱齿轮几何尺寸

研究了采用数字图像处理技术实现对直齿圆柱齿轮几何尺寸的非接触式测量.首先对CCD摄像机拍摄的图像进行畸变校正与滤波去噪,然后对图像进行阈值分割,采用基于数学形态法的四邻域腐蚀来获得单像素宽的图像边缘.针对齿轮的边缘轮廓形状特征,运用重心法、最小二乘拟合、Bresenham画圆法和Hough变换等原理,建立了测量齿轮齿数、模数、中心孔半径、齿顶圆半径、齿根圆半径和变位系数等齿轮几何尺寸参数的测量算法.使用1280×1024的CCD摄像机及黑白采集卡对分度圆直径为50mm的直齿圆柱齿轮进行测量实验,与人工测量值对比,绝对误差小于一个像素,在各测量参数中,最大尺寸的齿顶圆半径绝对误差值为13μm.研究结果表明:因为CCD摄像设备的分辨率越高、被测物体的尺寸越小,则测量精度越高,且为线性关系,所以,使用高分辨率CCD摄像设备并配备光学放大系统,可实现对高精度和微小直齿圆柱齿轮几何尺寸参数的测量.如使用1280×1024像素以上的CCD摄像设备测量分度圆直径5mm以下的直齿圆柱齿轮时,测量精度可在2μm以下.     

川东北地区河坝异常高压气藏产能评价探讨

在气井产能分析中,井底流压是十分重要的参数。川东北地区河坝飞仙关气藏属于异常高压气藏,无法将压力计下到井底,只能根据井口测试压力和产量来计算井底压力。目前计算井底流压的方法较多,但因计算模型及计算参数选择的影响,导致气井产能差异很大,给产能评价及合理产量确定带来极大难度。通过对克拉2异常高压气井井底流压及天然气无阻流量计算方法分析,井筒压力-温度模型法计算井底流压、压力平方法计算气井产能适合河坝异常高压气井。为此,选择井筒压力-温度模型法和压力平方法计算了河坝H井的产能,并与其它方法进行了对比分析,为河坝区块飞仙关异常高压气藏气井产能评价及合理产量确定提供了依据。     

黄河下游堤防土体抗冲特性试验研究

对不同抗冲条件下黄河下游堤防土体的冲刷特性及影响因素进行了试验研究。结果表明:土体冲刷量的变化受流速、土质的影响较大,密度对冲刷量的变化也有一定影响;随着冲刷时间的延长,土体颗粒级配发生明显的变化,较细的颗粒先被冲走,冲出土体的黏粒含量逐渐降低,平均粒径逐渐增大;流速和密度对黏粒含量和平均粒径的变化影响最为显著,土质次之,试样厚度影响最小。     

天津滨海新区全新世沉积特征和沉积过程

从地貌、沉积和年代等方面分析了天津滨海新区的形成演变过程。研究区中部和南部主要为不同时期的古黄河三角洲,每期古黄河三角洲发育时均形成前三角洲、三角洲前缘和潮间带等沉积层序,三角洲的不同部位分别形成河控三角洲和潮控三角洲,三角洲废弃后,形成三角洲平原—贝壳堤—滨海沙坝的地貌体系。研究区北部的沉积层序和地貌特征反映了少泥沙河流在海洋动力逐渐减弱条件下的河海相互作用过程。     

APPLICATION OF LBM-SGS MODEL TO FLOWS IN A PUMPING-STATION FOREBAY

A 2-D Lattice Boltzmann Method (LBM) coupled with a Sub-Grid Stress (SGS) model is proposed and validated by flows around a non-submerged spur dike in a channel. And then the LBM-SGS model is further applied to flows in a pumping-station forebay. Shallow water equations are numerically solved by the LBM and the turbulence can be taken into account and modeled efficiently by the Large Eddy Simulation (LES) model. The bounce-back scheme of the non-equilibrium part of the distribution function is used at the inlet boundary, the normal gradient of the distribution function is set as zero at the outlet boundary and the bounce-back scheme is applied to the solid wall to ensure non-slip boundary conditions. Firstly, the model successfully predicts the flow characteristics around a spur dike, such as circulating flow, velocity and water depth distributions. The results are verified by the experimental data and compared to the results obtained by conventional Smagoringsky Model (SM) of LES. Finally, the LBM-SGS model is used to further predict the flow characteristics in a forebay, such as secondary flow and water level. The comparisons show that the model scheme has the capacity to simulate complex flows in shallow water with reasonable accuracy and reliability.     

护岸式透水桩坝缓流落淤效果及桩部冲刷过程

通过河工动床模型试验，结合理论分析，对护岸式透水桩坝应用于黄河的缓流落淤效果及桩柱附近局部冲刷过程进行了研究。认识到影响透水桩坝缓流落淤效果的因素、坝后滩地淤积形态及过程、透水桩坝坝前的局部冲刷过程及形态，以及桩柱坝后的冲刷形态。     

充沙长管袋抛掷沉降运动的力学研究

本文对充沙长管袋这种新型的筑坝、抢险整治工程材料进行了抛掷沉降运动的力学分析研究与模拟计算。根据充沙长管袋的几何、材料特性，本文分析了管袋沉降机理与沉降速度；在多个小块柔性连接体的假设下，对抛掷在河流中的管袋进行了力学分析与动力学过程的研究，建立了管袋沉降的连续体数学模型。通过合理简化，导出了实用的管袋位移与转角的计算公式。根据管袋抛掷的观测资料，确定了沉降计算的有关参数；针对黄河水流、泥沙特点及现实施工条件进行了多种管袋抛掷沉降的模拟计算，提出了适应黄河丁坝防护的管袋尺寸及位移范围值。