基于生死单元的激光铣削温度场数值模拟与验证

利用ANSYS 有限元模拟软件建立了激光铣削过程的三维瞬态有限元模型,并以Al2O3 陶瓷材料的激光铣削加工为例,利用ANSYS 中的单元生死技术对激光铣削过程中温度场的动态分布进行了模拟。选取其中的一组参数,详细分析了铣削件表面某一点温度场的变化规律,确定了沿样件不同的扫描路线上铣削层的宽度和深度,并提出了温度场模拟结果的间接验证方法,即将温度场模拟获得的铣削层宽度和深度与实验测得的数据进行对比,对比结果较吻合,说明建立的有限元模型能够进行激光铣削效果的预测。     

循环载荷下激光喷丸诱导的表面残余压应力释放特性研究

为了研究6061-T6铝合金激光喷丸后表面残余压应力在循环加载过程中的释放特性,对典型单联狗骨状试样进行激光喷丸处理及保温处理,利用MTS-809拉扭组合材料测试系统进行不同循环应力水平和循环周次的疲劳实验,并使用X-350A型X射线应力测定仪测量试样表面残余压应力的变化。结果表明,残余压应力的松弛主要发生在疲劳过程开始的100次循环周期内,1000次循环周期后残余压应力基本趋于稳定。不同应力水平下的松弛行为表明,循环应力较小时,残余压应力松弛的幅度和速率相对较小;当循环应力接近材料屈服强度时,残余压应力松弛的幅度和速率较大,循环后期残余压应力完全释放,在表面产生残余拉应力。与未经保温处理的激光喷丸试样相比,试样经过150℃保温处理10 min后,表面残余压应力下降,但在循环载荷作用下应力松弛的幅度和速率都较小,残余压应力的稳定性得以提升。     

聚合物微结构特征激光融化成型方法

为了实现聚合物微结构件的高效和高精度成型加工,提出基于激光融化的聚合物微结构特征成型新方法,并对其成型工艺进行研究。阐述激光融化成型机制,建立激光融化成型理论模型,理论推导聚合物温度变化与激光参数的相互关系表达式,数值计算和模拟激光辐照下的聚合物基体融化过程,探讨激光融化成型的控制理论与方法。研制试验装置,进行典型聚合物微结构特征激光融化成型试验,测试微结构成型误差,分析模具温度和成型压力等工艺因素对微结构成型效果的影响规律。试验结果表明,试验测试数据与理论计算结果基本相符,获得较好的聚合物微结构特征复制度和成型精度,微结构成型误差小于1μm,说明聚合物微结构特征的激光融化成型方法具有可行性和有效性。     

滚塑模具热传导数值分析与性能优化研究

滚塑成型是一种极具发展潜力的高分子材料成型技术。滚塑模具是滚塑成型设备的关键部件,其外表面结构形式影响热传导特性,进而对滚塑成型质量有决定性影响。建立三种具有代表性的模具结构,对其热传导特性进行研究。依据数值传热学基本理论与滚塑特有的工艺条件,建立有限元分析模型,研究模具在加热与冷却工艺过程中热传导的特点与制品性能差异。得到了相关物理量随时间和空间的数值分布,结果表明圆柱状表面结构模具在加热过程中具有温度场均匀性较好,在冷却过程中散热效率高等诸多特点,有利于获得高质量的滚塑产品。数值分析结果为模具在不同工艺条件下的优化设计提供了依据。     

核级阀门电动装置中蜗轮蜗杆传动的动态接触分析

蜗轮蜗杆是核级阀门电动装置中的关键部件,其传动性能影响到核级阀门开闭的可靠性。依据蜗轮蜗杆齿面方程,基于三维软件Solidworks进行蜗轮蜗杆的三维建模,利用Hypermesh和ANSYS/LS-DYNA软件对实际蜗轮蜗杆传动进行了动力学分析。分析了1个啮合周期内蜗轮蜗杆应力应变变化情况,讨论了啮合传动过程中不同加载时间对冲击载荷的影响,并模拟得出了最优的加载值。结果表明,在蜗轮蜗杆啮合传动过程中的最大有效应力值为308MPa,小于静态理论计算值425.7MPa;通过选择合适加载时间不仅达到快速启动的目的而且可以降低冲击载荷,同时为核级蜗轮蜗杆设计制造及其疲劳寿命分析预测提供了参考依据。     

金属板料激光冲击成形数值模拟及工艺分析

激光冲击成形是指利用激光诱导产生的冲击波压力使板料变形的一种新的板料塑性成形技术。本文在激光单点冲击金属板料变形实验的基础上 ,对大面积金属板料的激光多点冲击成形进行了探讨 ,并以金属板料方盒形件为例 ,采用数值模拟技术 ,对无间隔连续冲击和间隔冲击两种方法进行了分析比较。结果表明 ,采用粗冲成形和精冲成形的工艺过程 ,可有效提高板料激光冲击成形的精度。     

PMMA激光辐照融化形貌和组织特征分析

为了深入研究聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的CO2激光辐照融化特性,依据热传导和能量守恒原理,建立低功率CO2激光辐照融化理论分析模型,解析计算CO2激光辐照融化PMMA的激光参数阈值,分析激光参数与温度变化相互关系,采用数码显微系统、SEM扫描电镜和XRD分析仪,测试分析PMMA试样的融化形貌和组织特征变化。结果表明,激光功率密度31.8~47.7 W/cm2可以满足PMMA融化且不发生热分解,实验结果与激光融化阈值理论计算基本相符,可为PMMA的CO2激光融化机制及其成型工艺研究提供参考依据。     

新型城市污水截流井介绍

随着污水截流工程在各地的大量开展,污水截流井已成为一个重要的附属构筑物。本文首先介绍了目前国内常用的几种标准型截流井,最后重点介绍了几种国内外在具体工程中得到了不断应用与推广的新型截流井。     

城市污水处理厂选址观念

针对目前城市污水处理厂厂址选择问题,简要论述了城市污水处理厂选址的传统观念。根据21世纪排水系统的定位走向,提出了城市污水处理厂选址的新观念。并以成都市沙河污水处理厂为例,简要介绍了沙河污水处理厂的选址及该项目带来的工程效益。     

液氮强制冷却对Ti6Al4V激光熔覆WC/Ni60A涂层微观组织和性能的影响

摘 要: 为改善Ti6Al4V钛合金的表面硬度和耐磨性能,采用液氮强制冷却辅助激光熔覆制备35％WC / Ni60A(质量分数)复合涂层,研究液氮强制冷却对熔覆层微观组织和力学性能的影响。基于X射线衍射（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）分析液氮强制冷却熔覆层的显微组织和物相组成;在室温条件下施加200N载荷以Si3Ni4陶瓷球为对偶件测试基体、空冷和液氮强制冷却熔覆层的滑动磨损性能,分析其磨损机理。结果表明：空冷和液氮强制冷却熔覆层都由α（Ti）,WC,W2C,TiC,TiNi,Ti2Ni,TiNi3,NiB相构成。但与空冷熔覆层相比,液氮强制冷却熔覆层组织均匀致密,晶粒尺寸和析出强化相更加细小,并在结合界面处形成取向一致性更强,更加均匀细密的定向凝固组织,呈现出与基体良好的冶金结合。液氮强制冷却熔覆层的平均显微硬度达到1363 HV0.2,硬度较基体和空冷熔覆层分别提高4倍和1.61倍。此外,液氮强制冷却熔覆层耐磨性分别为基体和空冷熔覆层的5.39倍和1.77倍。液氮强制冷却能有效提高激光熔覆层的显微硬度和耐磨性能。