相变潜热对焊接数值模拟的影响

基于热弹塑性理论,通过是否考虑相变潜热进行数值计算并通过实验验证,探究焊接相变潜热对焊接数值模拟的影响.结果表明:考虑相变潜热计算所得熔深4.2 mm,熔宽8.2 mm,实验所得熔深4.9 mm,熔宽8.2 mm,所得熔池尺寸与实际焊缝形貌尺寸基本吻合;不考虑相变潜热时,计算出的熔池温度为2 367℃,比实际温度高150℃,热影响区温度为1 189℃,比实际温度高100℃,但二者在冷却阶段差别不大;相变潜热对横向残余应力和厚度方向残余应力峰值有略微影响,差值分别为7 MPa和10 MPa,对纵向残余应力和等效残余应力峰值影响不大.相变潜热对焊接温度场计算影响较明显,对焊接应力场计算影响较小.     

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。     

双金属复合钢管界面及焊缝的微观结构

通过金相分析、微区成份分析、宏观和微观断口分析,主要研究钎焊层和焊缝区的微观结构及其对复合钢管工艺性能和使用性能的影响。研究结果表明,镍基钎焊层通过扩散形成界面,实现了完全的冶金结合。组成复合钢管的各层以及焊缝金属的力学性能相近,变形均匀,保证了复合钢管的可焊性和强韧性。铜钎焊复合钢管由于高温铜脆而引发焊接裂纹,且其钎焊层硬度明显高于基层和复层,导致层间剪切及沿界面发生分层脱离,固该铜基合金不宜做复合钢管钎焊料。     

预应力CFRP板平板锚具承载力评估理论与试验研究

为揭示CFRP板平板锚具的锚固机理, 建立了该锚具的承载力理论模型, 并利用该模型预测CFRP板平板锚具的临界锚固长度. 通过试验获得了模型所需的锚固界面剪应力与压应力的关系式. 该模型研究了锚固区界面剪应力的纵向折减及横向压应力分布的不均匀性, 并通过试验测得了界面剪应力的纵向折减系数. 利用上述模型就平板锚具设计参数对锚固性能的影响进行了分析. 结果表明, 界面剪应力折减率随着锚固长度的增大而增大, 横向压应力分布的不均匀性随着锚固宽度的增大而增大, 增大界面压应力和夹板厚度能有效提高横向压应力分布的均匀度; 临界锚固长度随夹板厚度的增大而减小, 且当夹板达到合适厚度后继续增大, 对临界锚固长度的影响逐渐变小; 随着界面压应力的增大, 界面剪应力增大, 临界锚固长度减小; 对于工程常用CFRP板尺寸100mm×2.0mm, 当界面压应力取100MPa, 平板锚具夹板厚度取32mm时, 所需的临界锚固长度为296mm, 对应的锚具设计承载力为480kN, 理论上能使CFRP板抗拉强度获充分发挥.     

造纸废水循环中DCS特征参数及其对纸张性能的影响研究

为了更好地控制造纸废水循环中的溶解和胶体物质(Dissolved and Colloidal Substance,简称DCS),通过碎浆和抄片实验模拟造纸生产环节,探究了废水循环次数与DCS各特征参数以及纸张性能参数之间的关系.实验结果表明:DCS微粒的粒径主要分布在100~200nm;随着循环次数的增加,DCS的Zeta电位(绝对值)逐渐减小,且主要由CS贡献;DCS的阳离子需求量主要由DS贡献,DCS和DS的阳离子需求量随着循环次数的增多不断增大;DS是DCS电导率的主要来源,DCS和DS的电导率均随着循环次数的增多逐渐增大;DCS的COD主要由DS贡献,随着循环次数的增多,DCS和DS的COD值逐渐增大;DCS物质以DS为主,DCS和DS的质量分数随水循环次数的增多显著增大,纸张性能参数值随循环次数增多不断降低,当循环次数达到18以上时,DCS物质的累积已对造纸操作和纸张性能产生了严重影响,测得此时DCS物质的COD值为985.23mg·L-1、Zeta电位值为-29.90mV、阳离子需求量为284.30mmol·L-1、电导率为2.85mS.     

热改性红黏土的光催化产氢机理

利用太阳能驱动的光催化产氢技术是解决能源短缺和环境污染的重要途径。选用天然矿物红黏土(R-Clay)为前驱体,将其在氮气氛、400℃热处理后(标记为R-Clay₄₀₀),用于可见光(λ≥420 nm)条件下分解水制备氢气。结果表明,R-Clay经热改性后,其结构及微观形貌发生了改变,比表面积增大,表面羟基(—OH)显著减少,氧空位增多,带隙能减小,且其产氢活性显著提升,R-Clay₄₀₀的产氢效率(28.634μmol·g^-1·h^-1)是R-Clay(12.620μmol·g^-1·h^-1)的2.27倍。X光电子能谱证实热改性后R-Clay的氧空位相对含量增加了13.2%,荧光光谱及电化学阻抗谱结果显示R-Clay₄₀₀电子-空穴复合率及界面电荷阻力均较R-Clay降低,因而其光催化产氢性能得到提升。     

亲油性纳米ZSM-5分子筛的制备及其对碳氢燃料的催化性能

采用不同链长的有机硅烷作为表面修饰剂,在正庚烷/正丁醇中利用溶剂热合成法制备得到亲油性纳米ZSM-5分子筛.通过有机硅烷与氧化物晶种表面的羟基作用,其长链化学键合到晶种表面,形成保护层,既抑制了氧化物颗粒间的团聚,又控制了纳米ZSM 5的粒径.所制备的纳米ZSM-5平均粒径为20～70 nm,且粒径随着有机硅烷碳链长度的降低而逐渐减小.添加一定量的该纳米ZSM-5到碳氢燃料模型化合物正十二烷中,在管式反应器中（550 ℃,4 MPa）考察催化裂解行为,结果表明该亲油性纳米ZSM-5分子筛能有效催化正十二烷裂解,其裂解转化率相对于热裂解明显提高,且转化率的提高随着有机硅烷碳链长度的降低而逐渐增大,其中丙基三甲氧基硅烷修饰的ZSM-5使正十二烷的裂解转化率相对于热裂解提高了115%.