动叶水蚀疲劳寿命分析模型的研究

为了提高汽轮机湿蒸汽级叶片的可靠性，预防电厂中汽轮机叶片的水蚀疲劳断裂，基于动叶通道中水滴运动、撞击叶片表面速度分布以及液固撞击等效应力，采用合适的疲劳始裂寿命计算公式和非线性疲劳累计损伤准则，建立了叶片水蚀疲劳寿命分析模型。详细分析了某汽轮机湿蒸汽级动叶片的水蚀疲劳特性，获得了其水蚀疲劳的门槛速度，这一速度与实验数据吻合较好，同时获得了该动叶片在不同汽轮机运行工况下水蚀疲劳的状况，疲劳初始裂纹发生的部位和时间。文中建立的叶片水蚀疲劳寿命分析模型可以定量地计算水蚀疲劳寿命，为分析、预防水蚀提供了有力的工具。     

微纳叠层金属复合材料的断裂性能研究

叠层金属复合材料作为材料构型复合化的典型代表,在利用材料组元本征性能的基础上,能充分发挥复合材料中不同组元间的协同、耦合及多功能响应机制。微纳尺度下的叠层金属复合材料由于其多界面结构及特殊的尺寸效应,能充分调控材料内部裂纹的萌生与扩展机制,同时发挥微纳尺度材料优异的本征力学性能,以此来协调材料的强度和韧性的矛盾。目前,叠层金属复合材料在航天、石油、机械、电子等领域均得到了广泛的应用。围绕微纳叠层金属材料的断裂性能研究,综述了其制备工艺和应用现状,总结了其断裂过程中的微观机制和影响因素。同时,探讨了这类材料中特殊的构型化增韧途径,指出可采用先进的微纳米尺度的材料加工与测试技术,结合原位显微结构表征的方法,系统地研究微纳叠层金属材料的断裂机理,以指导对该材料的进一步优化设计与制备。     

原位自生(TiB+TiC)/Ti-1100复合材料的高温力学性能及强化机制

利用常规钛合金的真空自耗熔炼以及热加工技术,制备了原位自生(TiB+TiC)/Ti-1100复合材料。对该复合材料的微观结构进行研究,并分别在高温环境下测试了基体合金以及复合材料的高温拉伸性能,最后对其强化机制进行研究。结果表明:钛基复合材料的屈服强度可以用数学模型来计算。增强体的加入使复合材料的高温力学性能明显优于基体合金,且其高温强度的提高主要受益于碳的固溶强化、TiB纤维的传递载荷、TiC颗粒的强化位错等因素的贡献。     

光热增强光催化性能二氧化钛(B)/玻纤布复合研究

以玻璃纤维布为基底, 以TiH₂为原料, 通过简易的化学合成及溶胶-凝胶法制备了光热增强光催化性能的二氧化钛(B)/玻璃纤维布复合材料(B-T/GFC)。通过XRD、SEM和TEM检测合成材料的成分、结构和形貌, 采用分光光度计、光学接触角测量仪、太阳光模拟器对材料的性能进行了系统研究。结果表明: 该复合材料表面形成了锐钛矿晶型的黑色TiO₂薄膜, 且晶体中存在厚度约为1 nm的无序层。同时该复合材料在250~2000 nm波长范围内具有较强的光吸收能力, 且具有强疏水性; 在 1 个太阳光强度下(1 kW/m ²), 相对于玻璃纤维布具有更强的光热能力; 其光催化降解切削废液中有机污染物(COD)的能力优于黑色TiO₂(B-T)和P25, 光照2 h的降解率约为P25的2.3倍。由此可见, B-T/GFC复合材料具有优异的光热增强光催化性能, 具有广阔的应用前景。     

碳/金属复合材料界面结构优化及界面作用机制的研究进展

依赖于增强相的界面效应和尺寸效应,金属基复合材料不断向综合性能优异的方向发展。由于界面结构对金属基复合材料最终的综合性能起决定性作用,故通过工艺设计实现界面结构的优化成为金属基复合材料的重要研究方向。碳材料(金刚石、碳纳米管和石墨烯等)由于具有优异的本征力学与功能特性,作为金属基复合材料的增强相近年来受到研究者的广泛关注。本文总结了近年来碳/金属复合材料界面结构的不同优化手段,讨论了不同界面结构对碳/金属复合材料结构和功能性能的作用机制,并对未来碳/金属复合材料的界面研究方向进行了展望。     

喷射成形7055铝合金的显微组织和力学性能

采用全自动控制往复喷射成形工艺制备了7055铝合金的大规格喷射成形锭坯.通过显微组织分析和力学性能测试,研究工业规格喷射成形7055铝合金的初始组织、挤压工艺及热处理制度对显微组织和力学性能的影响.结果表明,喷射成形7055铝合金锭坯规格可达d 260 mm×1600 mm,晶粒为等轴状,粒度宏观均匀,主要在20～30 μm,组织无明显宏观偏析,锭坯致密度达到98.2 %.喷射成形态材料的T6态σb为500～543 MPa,显示控制往复喷射成形铝合金锭坯冶金质量优越.喷射成形锭坯经过小挤压比变形后达到全致密,大规格产品的T6态纵向σb提高到745 MPa,δ为12.8 %.     

基于探索性因子分析的办公建筑员工节能行为影响因素研究

能源问题日趋严峻,建筑行业耗能的比例逐年上升.与此同时,随着城镇化的快速进程,以办公建筑为主的公共建筑规模也日渐庞大.办公建筑实行建筑节能迫在眉睫.新技术节能虽然可以发挥节能效果,但是增加了办公建筑的建造成本.而人的因素可影响能源利用程度.通过研究以往居民节能行为的成熟量表,在居民节能行为研究的基础上,发放针对办公建筑内员工节能的问卷,引入员工心理所有权及组织氛围等影响因素,设计适用针对员工节能行为的研究量表,为今后分析影响路径奠定基础.研究结果证明,员工节能行为影响因素与居民节能行为影响因素趋同,心理所有权及组织节能氛围可视为影响员工节能行为的因素.环境价值观、心理所有权、宣传教育、行为习惯、行为控制感知、节能知识等因子的总方差解释率为75.03%,权重依次为0.430、0.136、0.111、0.091、0.072、0.061、0.052、0.047.其中,环境价值观、心理所有权、宣传教育是影响员工节能行为的主因.     

深冷处理对SiCp/A356复合材料力学性能的影响

采用熔铸搅拌法制备了SiCp质量分数为38%的A356铝基复合材料,研究了深冷处理和深冷处理循环次数对铝基复合材料力学性能的影响.试验表明.深冷处理使铝基复合材料的屈服强度和抗拉强度提高了约10%,深冷处理循环次数对力学性能影响不大.对复合材料的微观形貌观察和EDAX分析表明,在深冷过程中有Si相和其他超微第二相的析出,观察了扫描断口,发现增强相在断裂过程中产生了规则的解理面,复合材料的断裂主要是增强相的解理断裂和基体的撕裂.     

透平级三维粘性非定常流动和气流激振力的研究

针对非定常流动对透平气动性能的影响和导致产生动叶片振动疲劳的气流激振力,深入研究和总结了国内外透平机械的非定常流动,阐述了RNGκ-ε湍流模型和双时间步法,并提供了笔者研究的2个汽轮机高压级以及末级的非定常流场与气流激振力的例子.结果表明:采用RNGκ-ε湍流模型和双时间步法对透平级进行非定常粘性流场分析可获得更为详细、精确的流场状况以及更为真实的效率;气流激振力和激振力因子的水平与流场状况有密切联系,影响流场的因素(如背压,流量,动静间隙等)发生变化会对气流激振力因子产生影响.此外,还提出了今后进一步研究的思路和方法.     

TiCp/ZA43复合材料的热膨胀行为研究

采用XD^TM法与搅拌铸造法相结合的工艺制备了TiCp/ZA43复合材料,研究了TiCp/ZA43复合材料的微观组织,测定了TiCp/ZA43复合材料50－250℃间的热膨胀系数值,并运用理论模型对该温度区间的热膨胀系数进行了计算,分析了热膨胀性能的影响因素。结果表明,TiC颗粒增强相的加入使ZA43合金的微观组织和热膨胀性能显著改善。运用Kerner模型和Turner模型对TiCp/ZA43复合材料的热膨胀系数的计算值与实测值能很好地吻合。研究发现TiCp/ZA43复合材料的界面热应力随温度的升高而显著地增加,但随TiC颗粒含量的增加只稍有增长。应力状态引起热膨胀系数的变化随温度的不同而不同。