几种高分子材料的磨粒侵蚀机理

本文采用自行设计制造的磨粒侵蚀试验台对聚氨酯、丁苯橡胶、尼龙6和聚四氟乙烯4种高分子材料的磨粒侵蚀行为进行了试验研究,并且通过扫描电镜对试样磨损表面进行了观察分析,分别提出了这4种高分子材料磨粒侵蚀的物理模型和物理过程,阐明了它们的磨粒侵蚀机理:具有一定动能的固体颗粒对材料表层产生微切削;微观裂纹的萌生与扩展导致材料表层微观剥落;材料的力化学分解和热分解;材料表层局部塑性变形发展成塑性断裂而从表面脱落。     

聚氨酯在磨粒侵蚀条件下的表面化学效应

在工程实际中，由于高分材料的抗磨粒侵蚀性能都比较而得到了广泛的应用，然而载至目前，所见这类材料在磨粒侵蚀磨损机理方面的研究报道相当之少，而且仅局限于物理过程的考察。因此，对聚氨酯在磨粒侵蚀条件下的表面化学效应进行了试验研究。利用扫描电子显微镜、Ｘ射线光电子能谱仪和傅立叶表面红外分析仪，对这种高分子材料在磨粒侵蚀磨损前后表面的微观形貌、元素组成、结合能和官能闭进行了分析。     

天然橡胶磨粒侵蚀过程中的表面化学效应

研究了天然橡胶分别在含石英砂的清水、聚丙烯酰胺溶液和氢氧化钠溶液冲击作用下磨粒侵蚀过程中所发生的表面化学效应，并且利用扫描电子显微镜、Ｘ射线光电子能谱仪和傅立叶表面红外仪，对天然橡胶在磨损前后的表面形貌、元素的化学状态和官能团进行了观察与分析。     

钢—铜摩损过程中磨粒积聚的分形研究

在销-盘摩擦磨损试验机上考察45^#钢-铜合金摩擦副的磨损性能,按一定时间间隔收集磨损过程中积聚的金属磨粒,然后用光学显微镜对不同粒径范围内的磨粒进行计数和分形研究。研究结果表明：不同粒径的金属磨粒所对应的积聚数呈现明显的分形特征,小磨粒积聚和大磨粒积聚表现出不同的分形特征,并具有双重分形现象;磨损过程中的磨粒积聚分形特征对应于某一粒径尺度的分形转折点,该分形转折点的坐标位置与磨损状态相关,因此确定分形转折点有助于甄别磨损状态。     

三种典型磨粒磨损磨屑形成过程的研究

作者利用扫描电子显微镜、光学显微镜和计算机图象分析系统,对3种典型磨粒磨损磨屑的形成特点和典型试验条件下材料的磨粒磨损过程进行了研究。结果表明,在磨粒磨损条件下,典型的磨屑形态主要是切屑和块状屑,同时还有极少量的球状屑和花状屑。作者指出,切屑和块状屑分别是磨粒与被磨材料表面一次和多次相互作用的产物。在三体磨粒磨损条件下,切削是造成编号为2M和3M等硬质材料磨损的主要原因,也是4M和几种奥氏体锰钢在高载荷下磨损的重要形式;块状屑的形成是塑性较好的材料在各种磨损条件下磨损的主要形式。球状屑的形成是磨粒与被磨材料表面的接触点产生高温致使材料熔化的结果。球状屑一般是中空且表面有很多孔洞的球壳,其形成与气体有关。     

酚醛树脂高温热解的激波管实验研究

采用激波管方法研究了酚醛树脂在温度范围1100K～1800K之间的热解过程。在激波管高温和短实验时间的条件下,分析了实验样品颗粒在高温气相中的传热过程,讨论了样品颗粒达到热平衡的条件。通过色谱和质谱方法检测热解产物,获得了酚醛树脂高温热解产物分布和热解速率常数。酚醛树脂高温热解最主要的产物为水、一氧化碳、氢、乙炔和苯。温度1400K将酚醛树脂热解分为高温和低温区,分别表现出不同的热解速率常数与温度的关系。关键词:酚醛树脂,热解,再入过程,激波管,质谱分析,色谱分析      

大型水平爆轰管中悬浮铝粉爆炸过程的实验研究

铝粉的燃烧与爆轰性能是粉尘爆炸领域研究的热点.利用长29.6m,内径199mm,配有40套喷粉扬尘系统的水平爆轰管,在40J电火花点火条件下,实现了悬浮铝粉-空气混和物火焰加速、爆燃、爆轰及其转捩过程,测得了爆炸波传播过程中的压力信号,并且观察到了爆轰波的稳定传播现象.实验结果表明,当铝粉浓度为300 g/m3时,在距离点火端10.15m(长径比L/D=51)处发生了DDT,测得的爆轰波传播过程中管内的最大爆速为1840m/s,最大峰值超压为10.5MPa.铝粉尘爆炸波在爆轰管内的传播过程可分为爆燃段、爆燃转爆轰(DDT)、爆轰增强以及稳态爆轰四个阶段.     

对厚水层及多层间隙金属靶平面斜侵彻全物理过程的数值模拟研究

2D平面斜侵彻的数值模拟 ,可再现对应的 3D斜侵彻中最严重非对称受力面内的终点弹道效应 ,并为近似估算 3D斜侵彻等效弹迹及等效扩孔横截面积提供基础数据。利用重新设计和改造的LTZ 2D程序 ,解决了阻抗差异大的多物质厚靶的平面斜侵彻的计算问题 ,得到了定性上合理、定量上适用的结果。     

点火能对预混气体爆炸过程及管道薄壁加载响应的影响

在两端封闭的无缝不锈钢管道中,利用压力传感器、应变片以及数据采集系统实验测试了不同点火能作用下,管道内甲烷-空气预混气体爆炸波发展规律及由此造成的管道外壁的动态响应。结果表明,点火能量越大,爆炸反应程度越剧烈,管道内最大爆炸压力就越大,管道薄壁的最大动态应变也越大,爆炸波发展就越迅速,并且管壁动态应变信号和压力波信号出现较好的一致性。本文结果可为油气长输管道的爆炸破坏效应研究提供一种新的思路和方法。     

固壁空蚀数值研究

空蚀是空泡在固壁附近溃灭对固壁材料产生破坏的现象。本文将空泡界面假设为自由面，并由VOF(Volume of Fluid)中界面构造精度较高的Youngs方法求解，通过直接计算原始变量的Navier-Stokes方程，数值模拟了空泡距固壁不同位置时溃灭对固壁造成的空蚀破坏。计算发现空泡溃灭产生高压脉冲相对于高速射流对空蚀形成起主导作用；空泡在流场中位置不同，高压脉冲对固壁上的空蚀破坏结果不同，并给出了距离界限。     

大间隙环流壁面摩擦及偏心转子静特性研究

基于紊流整体流动模型和Ｍｏｏｄｙ壁面摩擦系数方程简化了大间隙环流三维流非线性偏微分控制方程组,推导了零阶摄动方程并采用数值方法对大间环流中偏心转子静特性进行了深入研究。实例计算结果表明：大间隙环流中转子与以灿承和密封为代表的小间隙环流中转子的静特性有很大同;壁面摩擦系数沿周向变化,同时转子和静子壁面粗糙度以及偏心率对大间隙环流中转子静特性有较大的影响。     

粗糙度对大间隙环流偏心转子动特性系数的影响

基于作者建立的大间隙环流中转子运动的理论模型,用摄动法推导了大间隙环流流场非线性控制方程的一阶摄动方程,采用数值方法研究了静子和转子壁面粗糙度对大间隙环流中偏心转子动特性系数的影响。研究结果表明：静子和转子壁面粗糙度对大间隙环流中偏心转子动特性系数有较大影响。所得到的数值结果与已有的解析解和实验结果具有较好的一致性。     

聚脲涂层的冲蚀磨损机理研究

采用高速含沙水射流冲蚀磨损试验机测试了聚脲涂层的冲蚀磨损性能,试验结果表明所制备聚脲涂层具有优异的耐冲蚀性能.根据Bitter的塑性材料冲蚀模型,应用Matlab程序进行拟合计算,探讨聚脲涂层在不同冲蚀角度和速度下的冲蚀规律,研究表明聚脲涂层在冲蚀角度30°时切削磨损量最大,而接近90°时变形磨损量最大.     

聚氨酯(脲)涂层冲蚀磨损性能研究

选用不同比例的低聚合物多元醇、多元胺、扩链剂、催化剂和异氰酸酯制备聚氨酯(脲)弹性涂料,采用喷涂技术在玻璃试片上制备聚氨酯(脲)涂层,用Taber摩擦磨损试验机和高速含沙水射冲蚀磨损试验机评价聚氨酯(脲)涂层的耐磨性能,用扫描电子显微镜观察涂层的磨损表面形貌,分析涂层组分与其冲蚀磨损性能的关系.结果表明:聚氨酯(脲)涂层体系中主要成膜物质的组分对耐冲蚀磨损性能影响较大,随着活性氢组分中端胺基聚醚和胺类扩链剂含量增加,聚氨酯(脲)涂层的耐冲蚀磨损性能提高;由于聚氨酯/聚脲混合体系和聚氨酯涂层中大量气孔的存在,从而导致涂层冲蚀磨损量增加;纯聚脲涂层具有比聚氨酯/聚脲混合体系涂层优越的磨损性能,不仅在干摩擦条件下,在高速含水砂流冲蚀条件下也体现出优异的抗冲蚀性能,而且对冲蚀角的敏感性有所改善.     

有限长大间隙环流中同心转子动特性系数研究

基于作者建立的大间隙环流中转子运动理论模型,用摄动法推导了有限长大间隙环流流场非线性控制方程的零阶和一阶摄动方程,研究了摄动方程的数值求解方法,并用该数值方法深入研究了有限长大间隙环流中同心转子的动特性系数以及壁面粗糙度、入口压力、长径比和入口预旋等参数的影响,研究结果表明,系统参数对有限长大间隙环流中同心转子动特性系数的影响是流体惯性效应、旋流效应、摩擦耗散效应和Lomakin效应综合影响的因素。     

球形磁铁在弯管内表面磁力研磨中的应用

空间弯管内表面微裂纹用传统的研磨方法难以去除.利用六自由度机械手结合磁力研磨加工装置实现空间弯管内表面研磨加工.为了提高磁力研磨弯管内表面的加工效率,根据研磨工艺数学模型分析得到提高研磨压力是提高研磨效率的有效手段.因此,提出在研磨介质中添加球形磁铁作为辅助抛光工具提高研磨介质对弯管内表面的压力.通过Ansoft Maxwell软件分析得到添加球形磁铁后加工区域的磁感应强度增大,即研磨压力变大.并对TB8合金弯管进行研磨试验,试验结果表明添加球形磁铁后研磨加工效率提高约40%;表面粗糙度降至0.09 μm左右,并通过电子显微镜观察到内表面上的微裂纹已去除.实验验证了球形磁铁辅助研磨弯管内表面的可行性,为提高磁力研磨加工效率提供了一种新方法.