深水下放作业钢丝绳吊放系统动力学分析

深水下放作业钢丝绳动力学分析对于深水水下安装、维修等作业的顺利实施和缆体动力行为的虚拟仿真都具有重要意义。借助于动力学分析软件ADAMS对钢丝绳的动力学进行分析,确定了影响钢丝绳动力学响应的主要因素,提高了钢丝绳动力学虚拟仿真结果的精度和可靠性,对钢丝绳动力学的虚拟仿真具有指导意义。     

事故容错燃料包壳候选材料的研究现状及展望

2011年福岛核电站事故中,反应堆堆芯燃料中的锆合金包壳在事故工况下与高温水蒸汽发生剧烈氧化反应继而产生大量的氢气和热量,最终导致反应堆堆芯熔化和氢气爆炸,对社会和环境造成极大负面影响。自此之后,国内外纷纷展开对事故容错燃料的研究开发。相较于传统的UO2-Zr合金燃料体系,事故容错燃料能够在反应堆正常运行工况下维持或提高燃料性能,并在事故发生后相当长的一段时间内维持堆芯完整性,提供足够的时间裕量来采取事故应对措施。反应堆堆芯环境非常极端,包壳长期处于高温高压腐蚀介质中,同时还受到中子辐照的影响,因此新型包壳材料需要较好的耐腐蚀性和辐照稳定性。经不同研究者的研究评估,目前能够替代Zr合金的事故容错燃料包壳材料可分为陶瓷材料和金属材料两类:陶瓷材料主要以SiC/SiC复合材料为代表;金属材料主要有以FeCrAl为代表的Fe基合金和以Mo为代表的难熔金属及其合金。上述三种替代Zr包壳的材料各有其利弊,均未达到工程应用水平,并且都存在待解决的关键性问题。其中,FeCrAl合金的研发进展最快,目前在热学性能、力学性能、抗腐蚀性能、抗辐照性能等方面表现较好,但在工业加工和焊接等方面仍有待进一步改善。就SiC/SiC复合材料而言,由于SiC自身的高脆性而导致力学强度不足,不同的研究者提出了不同的结构设计思路试图降低包壳管失效概率,但包壳最终的结构设计仍未确定,而辐照引起的热导率急剧降低及连接密封和加工制造等方面还在不断研究中。Mo及Mo合金的力学性能和抗辐照性能较好,但自身抗腐蚀性较差,解决思路主要集中在提高钼纯度、调整合金的元素成分、进行表面涂层等方面。目前,对后两种材料包壳管的加工能力均未达到薄壁长管的工业制造水平。对于这几种候选包壳材料,需要建立属性数据库和一套完善的标准来衡量材料的质量。此外,还需开发相应的程序来评估包壳在堆内的行为。本文主要综述了SiC/SiC复合材料、FeCrAl合金、Mo及Mo合金三种候选包壳材料的研究进展,包括候选包壳材料的物理性质、耐腐蚀性能、力学性能、抗辐照性能、芯块-包壳力学与化学相互作用、在事故工况下的行为和工程应用等,综合分析了事故容错燃料包壳材料当前的研究现状,指出了各事故容错燃料包壳未来需集中解决的关键性问题。     

吸力锚负压沉贯渗流场有限元分析

吸力锚的负压沉贯安装是其主要特征,对吸力锚承载能力的分析必须要考虑负压沉贯的影响。负压沉贯过程中,吸力锚内部和外部邻近区域土体内的孔隙水在水头差作用下,产生渗流场。由于渗流的作用,土体强度可能发生变化,研究吸力沉贯过程中的渗流现象具有重要意义。通过将有限元分析结果与其他学者的试验结果进行对比分析,指出负压安装过程中影响吸力锚内部水力梯度的因素,并分析了渗流对于土体性质的影响规律。     

浮式平台对深水立管振动的影响及共振研究

建立了考虑内部流体作用的深水立管振动数学模型,研究了输送流体密度以及浮式平台的升沉运动对立管固有频率的影响。研究结果表明,立管的各阶固有频率均随立管内部流体密度的变化而有规律地变化;当浮式平台做由定周期正弦函数控制的升沉运动时,立管的各阶固有频率将围绕各自的稳态固有频率上、下波动,其波动范围随平台升沉幅值的增大而增大;当浮式平台做定幅值变频率的升沉运动时,立管的各阶固有频率随平台频率的增大而剧烈波动;当平台以定频率0.698 1 rad/s和变幅值(0~5 m)运动时,输气立管只在第4阶与平台共振,输油立管则可以在第4、5、6、7和8阶与平台共振;当平台以定幅值1.69 m和变频率(大于0)运动时,总能找到立管与之共振的频率;由于共振频域随阶数的增加而变宽,所以平台做高频升沉运动时,立管发生高阶共振的概率较大。     

爆炸子弹群连发失效概率理论分析与仿真

为研究单发子弹失效概率和子弹发数对水下连续爆炸子弹群连发失效概率的影响,分别用概率理论和蒙特卡罗法进行了理论分析与仿真。结果表明:子弹群连发失效概率受单发子弹失效概率的影响很大且随子弹发数增加呈线性增加,针对300～500发的子弹群,单发失效概率为0.5%～4%时,出现2发及2发以上连续失效的概率为0.74%～53.44%,出现3发及3发以上连续失效的概率为0.00318%～3.03%,出现4发及4发以上连续失效的概率几乎为0。     

瑞香狼毒根中抑菌成分提取工艺

用5种不同的溶剂和连续回流、冷浸以及振荡3种方法对瑞香狼毒根进行了提取研究。结果表明,乙醇为瑞香狼毒根的最佳提取溶剂,连续回流提取法为其最佳提取方法。     

天然气在线水含量/水露点换算仪设计与试验

天然气的水含量和水露点指标对于天然气的管道运输和生产装置的正常运行非常重要,但是目前现场所使用的在线水含量/水露点分析仪内置软件对于这两个指标的换算结果与真实值之间的偏差很大。为了解决此问题,设计开发了基于OPC通信的在线天然气水含量/水露点换算仪。经过试验证明该换算仪可以实时在线运行,具有很好的换算精度和换算效率。     

TRIZ理论在硬盘铝基片去应力退火中的应用

铝基片变薄,平面度控制成为硬盘制造中的难点。为了更好地控制铝基片在制造过程中的平面度,运用TRIZ理论对铝基片退火工艺进行了分析。通过对退火工装进行功能分析并将关键问题梳理、分析后,将退火工程系统组件之间的冲突问题转化成技术矛盾和物理矛盾模型并分别应用矛盾矩阵和分离原理求解,得到了有效降低平面度的方案。最终实施方案通过增大退火工装支撑杆V型槽底部宽度、缩短退火时间及针对不同厚度的铝基片退火来调整风机对流空气功率的大小三种方案,均取得显著的效果,铝基片平面度得到明显改善。     

新型深水立管悬挂装置减振及疲劳抑制效果分析

研究了工作水深1 000m的钢悬链线立管动力特性及其悬挂端的疲劳寿命特征,并提出一种减缓立管振动和提高立管悬挂端疲劳寿命的方法。设计了一种新型的立管悬挂装置,该悬挂装置采用与陀螺仪类似的多环万向节结构。计算后对比发现:设计的立管悬挂装置不但可以降低立管的振动频率和振动幅值,消除悬挂端的应力集中,还能明显提高立管的疲劳寿命;新型悬挂装置可以使前25阶振动频率平均降低到原来的4.55%,最大振幅平均减小到原来的5.07%;同种工况下,立管的最大弯曲应力减少了1.3×107 Pa,疲劳寿命提高到原来的3.4倍。