钢管初应力对方钢管混凝土构件性能的影响研究

在14根方钢管混凝土构件试验的基础上,分析了初应力系数、荷载偏心率、混凝土强度、试件长细比等因素对承载力的影响,给出了钢管初应力对方钢管混凝土压弯构件承载力的影响系数,采用ANSYS有限元分析程序进行了非线性全过程分析.     

SiO_2在SHS铝热-重力分离法制备陶瓷内衬复合钢管中的作用

采用自蔓延铝热-重力分离法,制备了陶瓷内衬复合钢管,并系统研究了SiO_2添加剂对SHS燃烧过程、陶瓷层相对密度与组织结构、复合钢管力学性能的影响。经研究发现,SiO_2在铝热燃烧过程中作为稀释剂存在,随着SiO_2添加量增多,燃烧温度与蔓延速率下降,并使分布于α-Al_2O_3枝晶晶界处的亚稳定相FeO·Al_2O_3增多;陶瓷相对密度与复合钢管抗压溃强度在SiO_2含量为2wt％时出现极大值(分别为92.5％与430MPa);陶瓷硬度、断裂韧性与复合钢管抗压剪强度随SiO_2含量增加而降低。     

SHS离心机设计制造中的几个问题

SHS离心机是自蔓延高温合成陶瓷内衬复合钢管的关键技术之一。介绍了JS-1型SHS离心机的组成与结构特点,简述了在设计制造中的几个主要问题。实践证明,该机可成功地制备内径为50～200mm、长度在100～2000mm之间的中小型陶瓷内衬复合钢管。     

基于有限元分析的金属套／陶瓷柱外伸式过盈连接应力分布规律

以45^#金属套和氮化硅陶瓷柱为研究对象，采用有限元法分析了不同过盈量下金属套／陶瓷柱外伸式过盈连接的应力分布规律。结果表明：陶瓷柱在接触边缘均存在明显的边缘效应，轴向应力梯度较大；金属套在接触边缘内侧存在显著的应力集中，其值远大于对应位置陶瓷柱的压应力，易于导致陶瓷材料破坏。采用热胀法进行了试验验证，过盈连接试样均在12h内发生自然断裂，较好地验证了有限元分析结果。     

重力分离SHS陶瓷内衬复合管后期处理组织研究

研究了重力分离SHS法制备的陶瓷内衬复合管,在还原气氛下进行高温处理过程前后,复合管中陶瓷与钢管间的过渡层组织形态、组织分布的变化和过渡层中的裂纹的变化情况。指出:随着加热温度的升高、保温时间的延长,原子扩散能力加强,在过渡层界面上,以及陶瓷和钢管中出现新的化合相,能增强复合管的结合强度和力学性能,降低陶瓷的脆性。后期高温处理中,加热温度过高、保温时间过长,会造成组织粗化等缺陷,导致复合管性能变差。     

陶瓷/金属梯度热障涂层的制备及性能评价

为了评价陶瓷/金属梯度热障涂层的性能,设计了4种涂层方案和2种基体材料(1Cr18Ni9Ti和2Cr13).利用单枪单送粉器成功地制备了线性梯度涂层.通过观察涂层的微观结构、测量涂层的抗热震性能和热残余应力来评价涂层的性能.利用扫描电镜对各种陶瓷涂层的微观结构进行了观察和分析,利用X射线能谱分析得到了陶瓷梯度涂层试样中的不同区域的衍射图.热震试验表明,梯度涂层比非梯度涂层具有更好的抗热震性能.采用钻孔法对不同涂层方案进行了残余应力的测量,结果表明,压应力出现在1Cr18Ni9Ti基体材料上,而拉应力出现在2Cr13基体材料上.     

热浸镀铝/微弧氧化处理20钢工艺方法及性能研究

为提高装备部件用20钢基体表面耐磨性和耐腐蚀性,表面经热浸镀铝处理后,分别采用浸入式和喷淋式2种微弧氧化方式制备陶瓷层,并分别采用覆层测厚仪、X射线残余应力分析仪、材料表面性能测试仪和电化学工作站对表面处理涂层厚度、残余应力、临界载荷、摩擦磨损和电化学腐蚀性能进行测定。结果表明:浸入式和喷淋式陶瓷层颜色呈灰色,且表面平整度接近,其中浸入式陶瓷层表面和颜色更均匀,呈浅灰色;与铝镀层相比,浸入式和喷淋式陶瓷层的残余应力分别降低了18%、38%,临界载荷分别提高了1. 6、1. 8倍,浸入式陶瓷层的平均摩擦因数和磨损量小,其耐磨性优于喷淋式,2种陶瓷层的耐腐蚀性能提高,但仍差于20钢基体。     

B4C／Al复合板中应力波行为分析（Ⅱ）

在已建立的应力波传播模型和研究弹、板间作用力所获结果的基础上，为分析复合板应力的变化，对复合板弹板碰撞承受的应力进行了简化处理，根据应力波传播特性，确定了复合板内能量集中区域，研究了应力波在复合板巾的传播和能耗，并讨论了应力波对陶瓷的作用。通过近似计算，发现烧蚀消耗的弹丸动能较大，在复合板中，Al板的塑性变形吸收了19％的弹丸动能。     

氧化层增厚对涡轮导叶热障涂层残余应力的影响

为了获得氧化层增厚对热障涂层残余应力的影响规律,在前期采用热流耦合方法研究热障涂层温度场的基础上,考虑温度相关的热障涂层各层材料特性,分析了多循环、氧化层(TGO)热生长以及蠕变累积作用下涂层的残余应力。结果表明:经过50个热循环后,氧化层厚度在叶片尾部高温区域最大;当TGO厚度大于2μm时,TGO厚度越大,陶瓷面层内靠近界面附近的最大主应力增量越大,易导致陶瓷面层在界面附近出现断裂失效。TGO热生长还造成靠近氧化层/粘结层的界面区域内粘结层的Mises等效应力增大,致使粘结层再次进入塑性屈服的可能性增大;TGO热生长对导叶合金材料应力分布的影响可以忽略。     

成层地基中压入法沉桩引起的桩周土体变形分析

通过在桩-土界面设置接触面,选用合理的单元类型,建立了较为符合压入桩压桩实际的三维有限元模型。利用得到的有限元模型,采用单元生死技术对压入桩压桩过程进行了数值模拟,讨论了成层地基压桩过程中桩周土体的竖向应力及应变随压桩深度的动态变化。选用桩型为钢管桩,分析结果表明:随着压桩深度的增加,桩内桩周土体的竖向应力(或应变)一直表现为压应力(或压应变),且逐渐增大;桩外桩周土体的竖向应力(或应变)逐渐由压应力(或压应变)变为拉应力(或拉应变)。随着压桩深度的增加,桩内桩周土体前3层竖向应力(或应变)的变化幅度基本一致,第4层的变化幅度增大;桩外桩周土体每2层土之间的差异都较大。     

圆形减压环力学试验与壁厚对其耗能性能的影响

圆形减压环主要由钢管、铝管套筒和钢丝绳组成,由于其耗能特性强,因此在被动防护系统中得到了广泛应用。在边坡防护工程中,将钢丝绳一端固定,另一端连接在防护阻挡结构上,通过钢管与铝管套筒的摩擦和钢管的大变形来散耗冲击动能。首先分析了圆形减压环的工作原理,并对其力学性能进行了拟静力试验,再利用ANSYS/LS-DYNA软件,研究了圆形减压环在荷载作用下,不同钢管壁厚对其耗能性能的影响。结果表明：随着钢管壁厚的增加,圆形减压环的启动荷载也随之增大;在低速荷载作用下,钢管壁厚对圆形减压环的耗能性能影响较弱,但是随着加载速度的提高,钢管壁厚对其耗能性能的影响明显增加,耗能总量上升明显。     

钢管在冲击荷载作用下的变形与失效破坏

为研究钢管在弹体侵彻过程中的变形特点,基于ANSYS/LS-DYNA软件,采用Johnson-Cook模型,模拟了半球形弹体以不同速度正向冲击钢管时的非线性动力响应情况。结果表明：弹体速度越小,钢管的抗侵彻性能越好;弹体速度越接近临界破坏速度,钢管降低弹体速度的能力就越明显;弹体冲击钢管时,钢管上表面比下表面更容易产生大变形,消耗更多的弹体动能,并在抗侵彻过程中伴有局部凹陷、蝶形变形和贯穿现象。实验结果可为圆柱壳结构钢管在冲击荷载作用下的耗能分析提供参考。     

管道在线检测技术及检测机器人研究

概述了管道检测技术发展现状,介绍了最新检测技术的原理,分析了管道内检测机器人的技术要点,概括介绍了课题组在差压式管内检测机器人周围流场建模与仿真、腐蚀环境下管道钢裂纹群演化的混沌动力学、差压式管内检测机器人的通过性能、管内检测机器人运行速度和姿态分析及运动状态控制、管内检测机器人小型化、小型化管内检测机器人检测精度、小型化管内检测机器人定位精度及管道剩余寿命的预测方法等方面的研究进展,为今后的研究打下了坚实的基础。     

管道超声导波无损检测技术应用研究

利用研制的磁致伸缩超声导波无损检测装置对长直无缝钢管、舰用锅炉U型管和弯管进行了大量试验研究.研究发现,通过对该装置中磁致伸缩传感器的放置位置及方向进行适当调整,此装置即可在管道中激发纵向导波;该技术对管道壁厚减薄、磨损或腐蚀、裂纹、焊缝等缺陷同样具有检测能力;选择低频(20~40 kHz)激励脉冲信号有利于减少波的发散特性和提高缺陷的检测能力;导波在管道中传播衰减缓慢,适用于长距离、大范围、快速、非接触管道检测.     

钢质管道挤压变形过程数值模拟

基于对钢质输油管道挤压变形原理的分析,建立上下刀具加载作用下钢质输油管道挤压变形模型,采用扩展拉格朗日方法求解三维接触挤压问题,完成20号无缝钢挤压变形过程的数值模拟。将模拟试验数据与前人实际试验数据进行对比与验证,模拟结果与实际试验结果吻合。该模型可以用于模拟不同规格管道挤压变形情况,得到管道挤压变形的位移、载荷和应力分布规律,为管道应急抢修提供理论和实践依据。     

应用离子镀技术增加炮管寿命的一种工艺

从离子镀技术的基本原理、试验数据入手,探讨了采用多弧离子镀技术镀制大口径炮管的工作原理,并介绍了炮管镀膜设备的基本结构。试验结果表明,镀膜后的炮管,其表面硬度可提高6～9倍、耐磨性提高4倍以上,耐蚀性可达A级,防腐性能比其它方法高9倍以上。从而可有效地提高炮管的使用寿命和贮存可靠性。     

有关因素对导管终点压力振幅的影响

导管-气室系统可以引发水力共振,提高脉冲射流的强度。影响水力共振的因素很多,针对一特定的水力共振系统,就导管长度、导管内径、喷嘴出口内径、调制频率、气室初始容积等因素对水力共振的影响逐一进行了计算机模拟分析,得到了各因素对导管终点压力振幅的影响趋势图,为开展实验研究提供了有力的理论指导。     

基于遗传算法的导管-气室系统参数优化研究

导管-气室系统可以引发水力共振,提高脉冲射流的强度。影响水力共振的 主要因素有导管长度、导管内径、喷嘴出口内径、调制频率和气室初始容积等,采用搜寻的方 法无法获得最优解。遗传算法具有隐合并行性和全局解空间搜索的特点,利用遗传算法能 有效地对导管-气室系统的主要参数进行优化设计,获得最优解来指导实验装置的设计。     

管壁不连续对管路结构振动传递的影响

用传递矩阵法得出了管路中纯扭转波在通过管壁不连续处的波动形式的解,以此为基础分析了管壁材质以及厚度的差异对纯扭转波的透射系数的影响,并得出了管壁材料的密度与剪切模量的乘积相差越悬殊,隔离振动的效果越好,以及管壁几何结构不连续对隔振的贡献不大的结论.     

螺旋轮式管道检测机器人驱动电动机的控制

分析了螺旋轮式管道检测机器人驱动系统的组成和原理,给出了管道机器人驱动电动机的控制策略,并设计了电动机的控制系统.根据机器人的运动参数分析管道状况,研究了驱动电动机的控制过程,为下一步精确控制管道机器人的驱动电动枳嵌供了参考.