柴油机抗结晶短距螺旋混合结构设计与研究

以尿素为还原剂的选择性催化还原技术在处理柴油机尾气中的氮氧化物有较好的应用,但结晶问题始终存在.为有效解决尿素结晶问题,设计了一款新型短距螺旋混合结构.首先通过仿真来对新旧混合器结构的尿素分解能力和抗结晶性能进行分析.其次,进一步对新型混合器结构的结晶性能进行实验验证.结果表明新型混合结构能有效提高抗结晶性能,同时还具有较高的无结晶风险尿素临界喷射量.     

移动手术方舱洁净性能分析及优化设计

移动手术方舱是进行应急救援任务的重要组成部分,因此有必要对手术方舱在紧急情况下的洁净性能进行评估和改善。首先对工况下某型号手术方舱的气流组织和悬浮颗粒浓度展开实验与仿真工作,验证仿真流程的准确性与可靠性。基于已验证的计算流体动力学(CFD)气流组织计算结果,对送风口进行结构优化分析。结果表明,送风量一定的情况下,送风口的形状对手术区域的洁净性能有很大影响。通过送风方式的改进,手术区域的洁净性能得到了明显提升。这对于评价紧急情况下移动手术方舱的洁净性能以及降低病人术后感染率具有重要意义。     

低屈服钢拉伸试验与数值研究

为了了解低屈服钢的拉伸性能,开展拉伸试验并进行数值研究:采用圆棒试件进行单轴拉伸试验,分析试件的力-位移曲线、延展性以及断裂模式等;基于幂强化法和加权平均法计算材料颈缩后的真实应力-应变数据;采用扩展有限元方法对圆棒试件的拉伸、颈缩以及断裂过程进行数值模拟。通过与试验数据的对比发现:加权平均法可以得到与实际相吻合的颈缩后的真实应力-应变数据;扩展有限元方法可以对低屈服钢的拉伸、颈缩与断裂过程进行有效的仿真。     

基于烟囱效应的域控制器散热器结构优化

为了满足域控制器各芯片散热需求及散热器轻量化设计要求,依据烟囱效应,设计了一种自然对流散热方案。通过单因素控制变量法,探究了翅片厚度、翅片间距、翅片高度和烟囱高度对散热性能的影响及其规律。结果表明:散热器中引入烟囱效应可以显著提升翅片进风口处的气流速度,从而改善自然散热效果。同时还可以减少散热器的质量,降低材料成本。在此基础上,采用中心复合设计方法构建响应面进行多目标优化设计,得到烟囱式散热器最优参数。     

胶接结构Ⅲ型断裂性能研究

设计了能够真实反映Ⅲ型断裂的边缘环裂纹转转试验,讨论了胶黏剂种类和厚度对胶接结构失效模式的影响。结合峰值转矩和应变能释放率进一步揭示胶接结构的断裂特性。通过试验与仿真对比,推导出考虑厚度效应的内聚力模型参数表达式。研究表明,Araldite 2015胶的峰值转矩和应变能释放率随着胶黏剂厚度增加而增加,E-120HP胶和WD3705胶的峰值转矩和应变能释放率随着胶厚的增加呈现先增大后减小的规律。为合理评估胶黏剂种类和厚度对Ⅲ型断裂下胶接结构的失效机制的影响提供依据。     

预应力混凝土渡槽结构三维有限元分析

结合南水北调中线工程的重要建筑物——漕河渡槽,运用三维有限元法对预应力混凝土渡槽结构的受力性能进行分析。依此证明所采用的渡槽结构型式及尺寸、预应力筋的布置方案是合理的,渡槽结构应力、变形满足规范要求。     

纳米多晶铜单点金刚石切削亚表层损伤机理

基于Poisson-Voronoi和Monte Carlo方法构建了多晶铜分子动力学模型,研究了纳米切削中多晶铜材料去除、切削力变化及晶界与位错间的相互转化机制。研究结果表明：晶界的阻碍作用使得切屑流向发生了改变,并在已加工表面形成凹槽和毛刺;切削过程中晶界前方材料变形能的逐渐积聚及晶界的最终断裂,造成了切削力发生由最大峰值到最小谷值的大幅波动;晶界附近的材料去除经历了材料变形积聚、位错穿越晶界、晶界转变为位错及晶界最终断裂等过程。通过详细分析多晶铜纳米切削中位错与晶界间的演化过程,揭示了晶界与位错间的相互转化机制,丰富了多晶铜亚表层损伤机理的内涵。     

铝合金三明治板面外承载特性的有限元模拟和试验研究

通过有限元模拟方法研究了点/面载荷作用下不同长宽比和宽厚比铝合金三明治板的面外屈曲特性，并进行试验验证；通过试验研究了不同尺寸参数铝合金三明治板的面外承载特性。结果表明：模拟得到点/面载荷下三明治板的载荷-位移曲线与试验结果基本吻合，平均相对误差小于5%,证明了有限元模拟的可靠性；三明治板在点载荷下发生整体刺穿破坏，在面载荷下发生芯板压缩破坏。在点载荷下，当宽厚比为13.6时，随着长宽比由0.7增大到1.9,三明治板的破坏载荷先升高后趋于平稳，而当宽厚比为21.4时，随着长宽比由0.4增加到1.2,破坏载荷基本不变，宽厚比21.4的破坏载荷大于宽厚比13.6。在面载荷作用下，随着长宽比增大，屈服载荷降低，宽厚比13.6的屈服载荷大于宽厚比21.4。以3 mm为面外屈曲变形临界值时，点/面载荷作用下三明治板的临界屈曲比均为0.093。