壁厚对X80管线钢焊接热循环参数的影响

焊接热循环参数对热影响区组织影响显著,决定焊缝性能.本文采用数值模拟的方法研究了壁厚对X80管线钢焊接热循环参数的影响,结果表明,壁厚的增加对冷却时间t8/5、高温停留时间t_H和峰值温度影响显著,当壁厚由8mm增加到16 mm时,粗晶区冷却速度增加到4.4倍,高温停留时间减少9.1 s,峰值温度下降182℃.增大热输入会延长粗晶区高温停留时间t_H,增大峰值温度,但对冷却时间t8/5改善不明显;焊前预热能够增加高温停留时间和峰值温度,并大幅降低粗晶区冷却速度,当预热温度达到200℃,粗晶区冷却时间t8/5增大到原来的的2.9倍.所得结论对管线钢焊接热影响区组织成分、焊缝性能的预测具有指导意义.     

基于ANSYS的X80管线钢MIG焊温度场数值模拟

为了实现X80管线钢MIG焊温度场的数值模拟,并探究焊接速度对熔池的影响.借助ANSYS软件,建立三维有限元模型.采用双椭球热源模型和生死单元技术,考虑材料随温度变化的物理性能参数、辐射散热及对流等因素的影响,对焊接温度场进行数值模拟,获得温度场的分布规律和不同位置的焊接热循环曲线,对比分析熔池在不同焊接速度下的穿透深度,并进行试验验证.结果表明,计算结果与试验数据吻合良好,在焊接电流为154 A,电压为28 V,焊接速度为10 mm/s时,所得焊缝形貌良好.该模型为进一步研究焊接应力场、应变场以及优化焊接工艺参数提供有效依据.     

工艺参数对铝/钢激光搭接焊接头质量的影响

采用机器人激光焊接技术对车用6016铝合金与DC06低碳钢平板试样进行了钢上铝下搭接焊试验,研究了激光功率（P）和离焦量（f）对接头成形与力学性能的影响。结果表明,激光功率为800 W,离焦量为+2 mm,焊接速度为0.07 m·s-1时,熔池的中上部生成大量塑韧性良好的珠光体组织,接头的平均抗拉剪力达到最大,为81.3 N·mm-1。降低激光功率,由于焊缝有效结合面积小,力学性能降低;增大激光功率,铝侧熔深和熔宽逐渐增大,焊缝/铝界面生成金属间化合物数量增多,接头力学性能降低。离焦量从-1 mm增大到+3 mm过程中,焊接缺陷逐渐消失,焊缝成形得到了改善,铝侧熔深与熔宽逐渐减小,焊缝/铝界面金属间化合物数量减少,接头力学性能先增大再减小。     

焊接接头和U型试样中的氢分布

本文作者利用自行研制的激光测氢装置,测量了焊接接头和U型试样中的氢分布,并且推导了U型试样弯曲部分(塑性变形区)的应变、残余应力计算公式。结果表明:在焊接接头中,1.沿熔深方向上,氢分布是不均匀的。最高氢含量在熔合线附近;2.氢的具体分布情况,取决于焊缝金属和母材原始含氧量,以及金相组织。在U型试样中,1.计算应变的公式和应力公式可以用来计算无明显反弹的U型试样弯曲部分的应变量和残余应力值。1Cr18Ni9Ti(C.R.)钢的F=990MPa、n=0.146;2.氢分布明显受应力和应变的影响。应力、应变值愈大,含氢量愈高。     

超临界压力下吸热型碳氢燃料的对流给热系数测定

建立了一套测量液体燃料传热性质的装置和方法,适用压力5 MPa,温度800℃.用电传热法测定了吸热型碳氢燃料在常压至超临界压力下流过内径为1.0 mm不锈钢管的传热数据.结果表明:对流给热系数随燃料汽化和裂解程度加深而增大,在燃料开始汽化和开始裂解时数值较低,表现出明显的极值;超临界压力下,极值不明显.除相变段外,压力越高,对流给热系数越大.     

火灾温度场下约束钢柱的结构响应分析

假定火灾温度场为国际标准火灾曲线,考虑钢材热工参数的非线性及几何非线性对其热响应的影响,利用有限元方法计算分析了H型钢柱在不同温度分布场下随温度变化的应力、位移等结构响应.研究结果表明:H型钢柱在均匀温度场下与非均匀温度场下的应力、位移等热响应的变化规律截然不同,且均匀温度场下的结构响应解相对偏小,因而在轴心受压钢柱的抗火设计中应考虑非均匀温度场实际情况对设计的影响,从而提出对现行抗火设计规范中假设均匀温度场的抗火设计要求及规定应进行适当的补充和完善.     

镁合金空心螺钉内固定治疗股骨颈骨折的有限元分析研究

利用有限元分析方法探究镁合金空心螺钉内固定治疗股骨颈骨折的生物力学特性, 旨在为临床治疗股骨颈骨折提供一种新的思路. 选取一例青年健康志愿者的下肢CT数据建立股骨三维模型, 在Mimics插件3-matic中建立股骨网格并赋予网格材料属性, 利用Solidworks 17.0软件建立空心螺钉模型, 将上述2个三维模型导入Workbench 2020软件中, 分别赋予空心螺钉镁合金、钛合金材料属性, 进行对比分析, 记录股骨及空心螺钉的峰值、应力分布值和股骨位移. 结果表明, 钛合金螺钉内固定模型最大应力为357.27MPa, 最大位移为0.034mm; 镁合金螺钉内固定模型最大应力为311.27MPa, 最大位移为0.034mm; 2组不同材料的空心钉结果数值差异不大. 研究表明镁合金空心螺钉和传统钛合金空心螺钉力学性能相似, 且镁合金更加亲和人体, 在临床方面可以镁合金空心螺钉代替钛合金空心螺钉治疗股骨颈骨折.     

桥梁CFRP缆索外包陶瓷纤维的防火性能研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)轻质高强,性能优异,但其耐高温性能差.对桥梁CFRP缆索外包30 mm厚陶瓷纤维(CF)防火层的防火性能进行了模型试验研究,使用有限元软件建立了相应的数值分析模型.利用数值模拟对热释放率分别为100和300 MW两种桥面火灾作用下外包不同CF厚度的CFRP缆索内部的升温过程进行计算,获得了各工况对应的缆索临界安全耐火时长,并建立了CFRP缆索CF防火层厚度—临界安全耐火时长关系模型.研究结果表明,桥面火灾作用下,对CFRP缆索外包CF防火层可大幅提高缆索的临界安全耐火时长. CF厚度与缆索临界安全耐火时长基本上呈线性关系.在热释放率为100和300 MW的车辆火灾持续作用下,当CF防火层为70 mm时,防火层-CFRP缆索界面温度达到250℃所需的临界安全耐火时长分别为49和43 min.     

激光烧蚀金属的真空热电子发射测量

激光烧蚀固体表面开始于激光对表面层的加热,该阶段持续时间极短(与激光脉冲持续时间相当),随即加热层发生熔融、汽化和电离,形成烧蚀等离子体。烧蚀之前表面首先发生热电子发射,形成热发射电子流脉冲。本文以金属Cu、Al、Ti作为靶材,利用Nd:YAG脉冲激光在真空条件下引发烧蚀过程,针对热电子发射设计了一种测量电路,根据电路模型提出了计算热电子流强度的方法,并以此考查了烧蚀热电子发射行为,验证了该测量方法的可行性。该电路基于电流源短路测量原理设计,可以监测热电子流强度的时间演化。文中以热电子流密度的峰值为指标,分析了光斑面积对热电子发射的影响。表明：表面温升过程是决定热电子流密度的主要因素,而激光脉冲能量与光斑面积决定表面温升;当激光能量一定时,热电子流密度随光斑面积增加而迅速减小。根据包括烧蚀区温度及逸出功的热电子发射模型,讨论了三种靶材的烧蚀热电子发射行为,认为逸出功对热发射影响不大,而靶材熔点是热电子发射峰值电流密度的决定因素。