高功率工业CO2激光切割工艺技术参数分析

通过试验的方法,揭示了激光功率、切割速度、辅助气体压强和板材厚度之间的关系,分析并探讨影响高功率CO2激光切割工艺技术参数因素,提高了激光切割质量提供指导。     

离心泵快速启动过程瞬态水力特性的数值模拟

为了准确预测离心泵快速启动过程的瞬态水力特性，应用功率键合图法建立了离心泵系统动力学模
型.该模型基于能量守恒和一维系统动力学方法，给出了离心泵系统键合图结构，推导了描述离心泵启动
过程内部能量供给、传递、转化和消耗的基本关系式.结合键合图结构和能量守恒关系得到了系统状态方
程组，并采用四阶Runge kutta法进行数值求解.数值模拟结果表明,在快速启动过程中，预测的离心泵动
态流量、扬程和转速的变化趋势都能与实验结果较好吻合，并且模型能预测到离心泵快速启动过程的瞬态
效应，功率键合图法可以适于对离心泵快速启动过程的动态特性进行模拟.     

非接触式自动螺纹检测仪的研制

基于激光三角测量原理，提出了非接触式检测内外螺纹各参数的工作原理和实现方法。设计
制造了由轴向位移测量模块、横向位移测量模块以及上位机数据处理、控制、评价模块组成的检测系统，
并给出了检测螺纹各主要参数的算法。利用激光测量头检测螺纹轮廓在横截面上的尺寸，结合由光栅测得
的精密平台的轴向位移量和螺纹合格的判断标准完成螺纹轮廓曲线的检测和评价。该测量装置的检测分辨
率可达1.5 μm，能满足绝大多数的螺纹表面检测要求。此测量方法能避免接触式测量方式引起的变形问
题，实时控制螺纹加工质量，提高检测精度和检测效率。     

一种低码率下简单有效的环路滤波方法

针对低码率编码情况下块效应严重的现象，提出一种环路滤波去除块效应的算法.该算法基于图像
特征在时域和频域对应的原理，利用变长码编码特点，在频域分析编码块的特性，自适应选择不同强度和
模式的滤波算法，从而保证滤波后图像的真实性.在滤波算法的设计过程中又选用了合适的参数，以进一
步降低滤波过程中增加的计算量.仿真结果表明，该算法提高了重构帧的峰值信噪比(PSNR)值和视觉效果
；同时作为参考帧的重构帧，其质量的提高能减少运动估计的运算开销，以抵消采用环路滤波而引入的计
算量，保证了编码过程的实时性.     

参数不确定混沌系统的自适应同步

针对参数未知的混沌系统，提出了一种基于参数估计和黎卡提不等式的自适应混沌同步方法.利用
李雅普若夫稳定性理论，证明了混沌同步的问题可以转化为黎卡提不等式的求解.用状态观测器方法构造
同步混沌接收系统，根据最速下降法辨识未知参数.结合严格正实函数的概念，分析了实现混沌同步保密
通信的条件，构造并求解相应的黎卡提不等式和等式组得到目标矩阵，实现混沌系统的同步和参数的自适
应估计.并通过对蔡氏电路的同步及双通道保密通信的仿真研究，结果表明，该同步方法可以实现两个系
统参数未知的混沌系统的快速同步，及信息信号得以复杂的加密和正确地接收.     

结构参数对先导式纯水溢流阀性能的影响

应用流场数值模拟技术，在不同结构参数、压力、流量等条件下，对先导式纯水溢流阀主阀流道
内的流场流态进行动态仿真.分析了结构参数对流场流态及压力 流量特性的影响，在此基础上确定了影
响阀静态特性的主要结构参数.结合仿真结果，对结构参数进行优化设计，并对先导式纯水溢流阀静动态
特性进行实验研究.结果表明：所研制的先导式纯水溢流阀滞徊小于3％，定压精度大于88％，压力上升
时间小于0.075 s，压力超调量低于14％.利用流场仿真技术对溢流阀进行优化设计，不仅能够提高溢流
阀的静态性能，同时还能够改善其动态响应特性.     

OSR片的激光切割工艺研究

采用激光切割方法对OSR(Optical Solar Reflector)片的制造工艺进行了试验研究,分析了激光切割OSR片的可行性及切割参数对加工质量的影响因素,通过试验数据的理论分析,建立了OSR片激光切割的数学模型,得到了切割宽度与切割功率及切割速度之间的关系．为实际应用提供了理论依据．     

细水雾灭火喷嘴的雾化特性测量

为了改善喷嘴的雾化效果和研究其喷雾过程，对直射式灭火喷嘴进行了加旋芯改进和实验测量.初
步探讨了旋芯式喷嘴的雾化机理，简述了三维相位多普勒粒子测速仪(PDPA)的系统参数、测量原理和测量
过程.施加不同的喷雾压力，分别测量了喷嘴无旋芯和有旋芯时的喷雾锥角并进行比较.在2.5 MPa喷雾压
力时，测量了旋芯式喷嘴喷射的雾滴分别在喷雾中心和边缘处的索太尔雾滴直径(SMD)、轴向速度、径向
速度和切向速度并进行对比.结果表明，与没加旋芯的喷嘴相比，加旋芯的喷嘴有更大的喷雾锥角和更好
的雾化效果，其雾化过程符合稳定性理论规律；在喷雾中心和边缘处，喷雾参数有显著的区别.     

电化学CO2浓缩过程分析

为达到准确预测电化学去极化CO2浓缩器（EDC）操作条件内性能的目的，进行了电化学CO2浓缩过
程分析.在EDC中许多物理、化学和电化学过程同时相互作用，这些过程可以用实验方法进行数学定义和表
征，从而用计算机计算出结果来预测EDC性能随所研究的操作参数的变化，假定该浓缩器沿空气流的方向
分割成几个子电池，并且每个子电池中的质量传递必须是垂直于电极方向的，此时采用不同的控制传递或
反应的机理将子电池分割成五个区进行表征，进而分别讨论每个区中的控制机理.为支持数学分析，实验
研究了电池对于空气入口CO2分压、电流密度、H2出口CO2质量分数变化的瞬时响应.该电化学CO2浓缩过程
分析能较好地解释实验结果，并证明了推断的反应机理.     

激光切割过程中的光程补偿与切割质量

基于激光切割加工大型板材时光束的传输路径长度差异导致切缝切割质量的下降,提出了采用高精度位移电机来实时补偿光束的路径长度并在切割过程中保持光束焦点形状一致的方法,经过切割10mm厚板材的实验分析,切割质量得到了提高。     

激光控制裂纹扩展的路径迭代法及收敛性分析

为了诱导和控制脆性材料板中裂纹沿非对称的预定轨迹扩展,给出一种求取激光扫描路径的迭代法,分析控制参数对收敛性的影响.基于PID控制理论,将裂纹扩展的实际轨迹与预定轨迹的偏差及其积分和微分项的组合构成激光扫描路径的迭代算式,通过强制裂纹按预定轨迹扩展的仿真分析,求得各步的扩展方向,并依此估计裂纹路径的偏差,避免了裂纹的自适应扩展分析及相应的网格重划分.选取不同的比例、积分和微分控制参数对典型实例进行路径迭代分析,结果表明比例控制参数对收敛性影响明显,较大的比例控制参数值有利于迭代的收敛,而微分控制参数应取较小的值.自适应裂纹扩展仿真分析显示,当激光沿迭代所得路径扫描时能够有效地诱导和控制裂纹沿预定轨迹扩展,证明了提出方法的有效性.     

模拟准脆性材料热开裂的热力耦合格构离散单元法

针对准脆性材料的热传导与热开裂问题,基于格构离散单元法（LDEM）提出新的热力耦合数值模型. 通过格构离散体系与连续体传热过程的等效换算,结合格构单元的线膨胀公式,在LDEM中实现温度传导与裂纹扩展的数值模拟. 以平板的热传导与热弹性应力问题、由温度梯度与热失配引起的开裂问题为例,验证所提模型. 将所提模型应用于细观混凝土温度?应力试验的数值模拟中. 结果表明,LDEM热力耦合模型能够有效模拟准脆性材料的热传导过程、在温度影响下的裂纹萌生与扩展,是研究准脆性材料热开裂过程与机理的有力工具.     

基于无单元伽辽金法的水工结构温度应力及温度裂纹扩展计算

水工混凝土结构的温度应力及裂纹扩展计算是一大难点。用节点来离散域的无单元伽辽金法由于不需要网格,特别适合模拟裂纹扩展问题。本文主要研究应用无单元法来计算温度应力以及温度裂纹扩展,提出了基于衍射法的折线不连续面模拟方法,并介绍了计算裂纹应力强度因子的围线积分法等,编制了温度裂纹及其扩展计算的VC++程序。通过典型气温骤降温度应力、单边直裂纹和斜裂纹实例对程序进行了验证,算例结果表明其具有较好的精度和可靠性。然后以底部约束混凝土块为例介绍了裂纹扩展的模拟过程及结果。最后对无单元法计算裂纹扩展的一些问题和难题进行了总结。     

对称型梯度功能材料的瞬态热应力强度因子

采用摄动法推导出无限大对称型梯度功能材料平板的一维非定常温度场及非定常热应力场的解析表达式 ,并采用权函数法计算了受热冲击的含双边裂纹的对称型梯度功能材料平板的瞬态热应力强度因子 .通过两种Al2 O3 TiC系梯度功能陶瓷平板表面冷却条件下的计算实例并与均质陶瓷材料对比 ,分析了材料的热 物理性能分布规律对瞬态热应力强度因子的影响 ,并提出高抗热震性梯度功能陶瓷的设计原则     

热处理对4Cr5MoSiVl钢热疲劳裂纹扩展驱动力的影响

利用自制的高频感应加热、吹风冷却式试验机,对4Cr5MoSiVl钢缺口板状试样进行了Coffin型热疲劳试验。记录了热循环次数、热疲劳裂纹长度、试样中热应力变化之间的关系。分析了热循环过程中试样中应力的变化及热处理的影响。结果表明:热疲劳裂纹扩展驱动力为循环下限温度时的拉应力,驱动力的产生起源于循环上限温度时的压缩塑性应变,主要受钢的组织循环稳定性和钢的高温屈服强度所控制。4Cr5MoSiV1钢淬火后,经较高温度回火,使组织较为稳定时,可以得到较低的热疲劳裂纹扩展驱动力,从而具有较低的裂纹扩展速度。     

考虑残余应力的焊接节点疲劳寿命有限元分析

为研究残余应力对焊接结构疲劳性能的影响,基于热力耦合计算方法建立了热弹塑性有限元模型,模拟T型节点焊接全过程及焊后热处理的温度场与应力场.基于扩展有限元法建立T型焊接节点断裂力学数值模型,将焊接应力场作为初始条件引入模型并分析其对疲劳裂纹动态扩展行为的影响.结果 表明,未考虑残余应力时,焊接节点疲劳裂纹向焊缝两端均匀发...     

边界不同恒温时功能梯度板平面稳态温度场

假设热导率沿功能梯度板高呈指数函数形式分布,基于该板的平面稳态热传导基本方程,用分离变量法,导出边界不同恒温时该板的平面稳态温度场的级数解析解,与有限元解对比,两种方法的最大节点温度误差0.86％.通过数值计算,获得了该板的平面稳态温度场分布,研究了板的梯度参数和几何组成对温度场的影响.主要结果表明:板内的温度场分布对称于过形心的y轴;随着梯度参数值的增加,板内的高温区向左右两边界和下边界逐步扩展;随着板高的递减,板内中下部的温度分布趋于平缓.因此,可选择适合的梯度参数和几何组成来满足设计、应用和热应力分析的需要,所获得的解析解可作为检验其他近似方法的参考标准.     

半刚性基层沥青路面温缩裂缝的有限元分析

运用有限单元法计算了半刚性基层沥青路面温缩反射裂缝尖端的应力强度因子，并对影响其大小的各因素进行了敏感性分析，结果表明：基层和面层的模量、温缩系数增大会不同程度的导致裂缝尖端应力强度因子的增大；而增加面层厚度能有效降低温缩裂缝尖端强度因子．研究了行车荷载与温度荷载耦合作用下裂缝尖端应力场的强度特征，在这2种荷载共同作用时的裂缝扩展为复合型扩展．     

High-temperature fatigue crack propagation study of superalloy GH4169 by single-lens 3D digital image correlation

The characterization of fatigue crack propagation behavior is crucial for performance and reliability evaluation of aerospace materials. In this study, high-temperature (maximum: 650°C) fatigue crack propagation experiments of Ni-based superalloy GH4169 were conducted. The bi-prism-based single-lens 3D digital image correlation (BSL 3D DIC) technique was used to in-situ measure the displacement and strain fields near fatigue crack tip. Based on the deformation information, the mode I stress intensity factor range ΔK and the crack opening displacement (COD) were determined for characterizing the crack closure effect. As the major fatigue crack growth model, the parameters of modified Paris’ law were obtained based on the effective stress intensity factor range ΔKeff and the fatigue crack propagation rate (FCPR). Additionally, two kinds of J integrals, JP (path integral method) and JK (stress intensity factor K method), were used to evaluate the small-scale yielding approximation.     

钢筋混凝土结构裂纹扩展数值模拟

通过FRANC 2D软件模拟裂纹扩展,得出了应力和应力强度因子.对应力的影响因素研究发现：相对保护层厚度对钢筋周围混凝土的最大拉应力影响较大.通过应力和应力强度因子可以确定裂纹起始点,从而进行钢筋混凝土裂纹扩展模拟,以对实际结构中裂纹的扩展提供参考.