基于声发射信号的三维针刺C/SiC复合材料拉伸损伤演化研究

本研究对三维针刺C/SiC(3-dimension needled C/SiC, 3D-N C/SiC)复合材料进行室温单调拉伸和拉伸加载-卸载试验, 利用声发射技术对试样损伤演化进行动态监测。采用K-均值聚类分析方法对小波降噪后的声发射信号进行了损伤模式识别, 结合试样断口扫描电镜观测, 发现3D-N C/SiC复合材料在拉伸载荷作用下主要存在五类损伤模式: 基体开裂、界面脱粘、界面滑移、纤维断裂和纤维束断裂。通过快速傅里叶变换(FFT)方法对小波降噪后的信号进行频谱分析得出: 3D-N C/SiC复合材料在拉伸载荷作用下主要存在240、370和455 kHz三种频率的损伤信号, 分别对应于界面损伤、基体损伤和纤维损伤。结合单调拉伸试验过程声发射信号能量柱分布和加卸载过程累积能量曲线特征, 分析了试样损伤演化机理。     

基于声发射信号的不同密度C/SiC复合材料损伤演化

对密度为1.65 g/cm3、1.75 g/cm3和1.85 g/cm3的平纹编织C/SiC复合材料进行单向拉伸试验,获得材料的基本力学性能。采用声发射技术对材料在单调拉伸试验全程下的损伤信号进行监测,并对采用Wavelet小波方法降噪后的声发射信号进行特征参数分析和K-聚类分析。结合SEM图像分析发现材料密度的不同使材料损伤模式、损伤演化过程及破坏模式存在差异。根据损伤模式和声发射事件分布特征将试验声发射信号进行分类分析,研究不同密度材料的损伤模式和损伤演化机制,发现:随着密度增大,不同损伤模式发生的起始应力水平、相对时间及频数逐渐增大。分析得出结论:材料密度通过影响基体损伤程度和损伤分布区域以及界面性能改变材料力学性能。      

2D-C/SiC复合材料面内剪切性能统计及强度B基准值

针对2D-C/SiC复合材料进行大子样面内剪切实验,研究材料面内剪切模量和强度的分布规律及强度B基准值。运用线性回归结合假设检验的方法,确定2D-C/SiC复合材料面内剪切力学性能的分布规律及参数,对比两种不同经验失效概率得到统计结果;通过观察试样最窄净截面微CT照片及断口电镜扫描照片,解释材料面内剪切强度分散性微观机制,基于分布规律,最终计算得到2D-C/SiC复合材料面内剪切强度威布尔B基准值。结果表明:强度和模量均同时服从威布尔、正态和对数正态分布,且理论模型与实验结果吻合良好,两种经验失效概率不影响力学性能分布规律;面内剪切强度分散性与最窄净截面致密度和界面脱粘长度有关;2D-C/SiC复合材料面内剪切强度威布尔B基准值为80.41MPa。     

单相流体横向作用下传热管束间耦合振动数值模拟研究

换热管束作为蒸汽发生器的重要组成部分,其可靠程度直接影响到核电厂反应堆的安全运行。借鉴相关领域的研究提出并发展了一种具有较高精度的计算流体动力学（CFD）/计算结构动力学（CSD）耦合计算方法,对相邻管束间耦合振动现象开展了数值模拟研究。在时域和频域内分析了管阵的涡结构及相邻管束间振动响应规律。研究结果表明:漩涡在管束的上游产生、脱落并向下游逐渐发展,管束间大量的脱落涡的相互作用极大地丰富了流场中的涡脱频率;管束振动受管束固有频率和涡脱频率的共同影响;周围相邻管束的振动会对管束流体力波动及频率主导性产生显著影响,在一定程度上削弱升力波动;当相邻振动管束在同一排时,对管束的振动位移影响较为显著。      

造纸污泥干燥焚烧的生命周期评价

以造纸污泥为研究对象,应用生命周期评价方法对造纸污泥干燥焚烧的生命周期进行清单分析,以获得造纸污泥干燥焚烧处理方式的能耗及其对环境的影响,实现对全球变暖(GW)、大气酸化(AC)、水体富营养化(NE)以及烟尘和灰尘(SA)等环境影响的定量化,以获得污泥处理对环境影响的程度和趋势。     

基于声发射技术的陶瓷基复合材料声速特性

基于Christoffel方程,运用复合材料刚度矩阵与弹性常数间的关系,将正交各向异性模型运用于2D-C/SiC复合材料的声学特性中,得到材料声速的表达式。通过循环加卸载试验测量了2D-C/SiC复合材料整个拉伸过程中不同应力水平处的声速变化,研究了声速对2D-C/SiC复合材料的损伤表征。研究发现,随着应力水平的不断增加,声速逐渐下降,2D-C/SiC复合材料损伤程度对声波在材料中的传播速度有较大影响;引入卸载模量和再加载模量,代替声速理论计算切线模量,理论结果与试验结果吻合良好,误差随载荷增加而增大;声波速度随2D-C/SiC复合材料损伤而发生衰减的关系,根据此衰减关系建立了基于声速的损伤表征量。      

单相流体横向作用下传热管束间耦合振动数值模拟研究

The heat exchange tube bundle is an important part of the steam generator, and its reliability directly affects the safe operation of the nuclear power plant reactor. Based on the research in related fields, a computational fluid dynamics(CFD)/computational structural dynamics(CSD) coupling calculation method with higher accuracy is proposed and developed, and the numerical simulation research is carried out on the coupling vibration phenomenon between adjacent tube bundles. The vortex structure of the tube array and the vibration response law between adjacent tube bundles are analyzed in the time domain and frequency domain. The research results show that the vortex is generated and shed in the upstream of the tube bundle, and then gradually develops downstream. The interaction of a large number of shedding vortices between the tube bundles greatly enriches the vortex frequency in the flow field, and the vibration of the tube bundle is affected by the natural frequency and the vortex frequency of the tube bundle. The vibration of the surrounding adjacent tube bundles will have a significant impact on the fluid force fluctuation and frequency dominance of the tube bundle, and weaken the lift fluctuation to a certain extent, and when the adjacent vibrating tube bundles are in the same row, the impact on the vibration displacement of the tube bundle is more significant.