TC4钛合金超高周次轴向振动疲劳试验

应用基于压电超声疲劳试验技术开发的20kHz轴向振动疲劳试验系统,完成了室温下TC4钛合金超高周疲劳试验,获得了TC4合金在107～109周次范围内的轴向振动疲劳寿命曲线(S-N曲线);运用C.Paris推导公式预测了TC4合金材料的寿命,得到各应力水平下破坏率为50％、95％、99％的安全寿命.结果表明:在疲劳循环大于107周次时,试件仍会发生疲劳断裂,疲劳强度随循环次数的增加而下降,并不存在明显的疲劳极限.TC4合金的S-N曲线在107～109周次的范围内呈连续下降型.在轴向振动超高周疲劳试验中,试件的裂纹扩展寿命只占其在50％破坏率下疲劳安全寿命的一小部分,其疲劳寿命主要由试件的裂纹萌生寿命决定.     

薄壁件加工系统动态响应分析

薄壁件在铣削加工中容易产生共振或变形,直接影响加工稳定性及加工精度。采用主轴-刀具-工件整体铣削系统连续梁模型,系统研究在动态铣削力作用下,刀具端部与工件端部的动态响应之间的相互影响关系以及对整体系统动态响应影响较大的薄壁件尺寸。结果表明,工件横截面高度对系统共振的影响较为明显,当高度尺寸较小时,工件的低频共振会通过动态铣削力直接反映到刀具端部的振动频响上。工件横截面底边宽度尺寸的增大虽然对共振频率的改变不太明显,但会导致激发出来的刀具共振幅度出现明显降低。研究成果可以为薄壁件铣削加工系统的稳定性控制提供理论基础。     

TiB2增强Al2O3陶瓷刀具高速干切削摩擦磨损性能

采用TiB2增强Al2O3陶瓷刀具对淬硬钢进行高速干切削试验,利用切削高温作用下的摩擦化学反应,在刀具表面原位生成具有润滑作用的反应膜,从而实现Al2O3/TiB2陶瓷刀具的自润滑.结果表明:低速干切削时,Al2O3/TiB2陶瓷刀具的磨损机制主要表现为粘着磨损和磨料磨损;而在高速干切削时,刀具的磨损机制主要表现为氧化磨损,刀具表面经由氧化反应生成具有润滑作用的反应膜而起到固体润滑作用,从而使刀具的耐磨性能提高,随着TiB2含量和切削速度的增加,反应膜的减摩抗磨作用增强;而在切削区通入氮气时,由于刀具表面氧化膜形成受阻,刀具的抗磨能力有所降低.     

聚晶立方氮化硼刀具切削高锰钢的磨损机制

在半精加工试验条件(切削深度ap=0．5mm，进给量f=0．3mm／r，干切)下研究了聚晶立方氮化硼刀具切削奥氏体高锰钢时的磨损机制，用WDH-Ⅱ型光电温度计测量了切削温度，用工具显微镜测量后刀面磨损量，进而考察了切削时间和切削速度对后刀面磨损量的影响，采用S-250MK型扫描电子显微镜观察刀具前、后刀面的磨损形貌和组成变化．结果表明：当切削温度为400～750℃时，聚晶立方氮化硼刀具同高锰钢中的γ相及其析出相(Fe，Mn)3C之间产生严重的机械磨损；当切削温度超过800℃时，聚晶立方氮化硼刀具同高锰钢单一γ相之间产生扩散磨损；聚晶立方氮化硼刀具适合于高速切削.     

SiC中间层对金刚石涂层硬质合金刀具膜 基界面结合性能的影响

基于第一性原理分别计算了WC-Co/Graphite/Diamond、WC-Co/SiCC-Si/Diamond和WC-Co/SiCSi-C/Diamond界面模型的粘附功、断裂韧性,分析了电子结构和态密度.结果表明:Graphite/Diamond界面粘附功极小,金刚石在石墨基面上成核不良;WC-Co/Graphite界面处Co与C(Graphite)原子具有同种电荷而相斥,添加SiC中间层改变了界面处原子的电荷分配与成键方式,WC-Co/SiC界面Co与C(或Si)原子具有异种电荷而相吸,且Co-Si(SiC)键强于Co-C(SiC)键;SiC/Diamond界面C(SiC)-C(Diamond)键强于Si(SiC)-C(Diamond)键.因此,三种界面模型中各界面的粘附功SiCSi-C/Diamond>SiCC-Si/Diamond>WC-Co/SiCSi-C>WC-Co/SiCC-Si>WC-Co/Graphite>Graphite/Diamond.总之,添加SiC中间层提高了金刚石涂层硬质合金刀具膜基界面结合性能.     

一种经验型疲劳小裂纹扩展模型

金属材料疲劳寿命由裂纹萌生和裂纹扩展寿命两部分组成,其中对于萌生寿命中的小裂纹分析是精确描述裂纹萌生寿命的关键．而小裂纹在扩展过程中由于尺寸相对较小,导致传统线弹性断裂力学预测方法失效,需要对其进行改进,考虑裂纹尖端塑性区引起的残余压应力对小裂纹扩展速度的影响．本文针对此问题进行了初步分析,通过对塑性区引起的残余应力的量化,结合小裂纹门槛值特性,提出了一种经验型修正的小裂纹扩展模型,用于定量预测裂纹的萌生寿命．使用铝合金6082-T6缺口试样进行了疲劳实验,并与理论结果进行了对比,验证了所提模型的有效性．     

一种超高耐久混凝土——梯度结构混凝土

分析超高耐久混凝土的研究现状,提出了一种高耐久、低成本的超高耐久混凝土--梯度结构混凝土(Gradient Structural Concrete,简称GSC),采用电量法和氯离子扩散系数法来评价梯度结构混凝土的抗氯离子渗透性能,最后进行梯度结构混凝土的寿命预测与成本分析.结果表明,高性能混凝土(High Performance Concrete,简称HPC)、无细观界面过渡区水泥基复合材料(Meso-interfacial transition zone-free cement-based materials,简称 MIF)和梯度结构混凝土MIF-HPC的6 h导电量和氯离子扩散系数的排列顺序均为:HPC>MIF-HPC>MIF,其抗氯离子渗透性能排列顺序为:MIF>MIF-HPC>HPC.梯度结构混凝土的成本会有所增加,但由于其氯离子渗透性能大幅降低,其使用寿命得到大幅延长,使得其年损耗费用大幅下降.     

三种类型汽车的能耗和使用成本的建模研究

本文对电动,传统,混合动力三种类型汽车的能耗和使用成本问题进行了建模、求解及分析．首先定义了电动汽车的能量利用率ηE。根据能量守恒将所有电量转换成汽油消耗量,而传统车型则直接反映到汽油的消耗上,混合动力汽车则综合电动汽车和传统汽车的能耗模型,从而统一能耗水平评价标准．这样,我们就得到了三种不同类型车的能耗模型再进行模型求解以此来分析比较三种类型车哪一种节能效果好．对电动汽车来说,使用成本主要包括驾驶维护成本、报废处理成本,而对传统汽车来说,使用成本主要包括驾驶维护成本、报废处理成本、环境成本和其他成本,混合动力汽车则结合二者使用成本．因此,根据不同车型使用成本类型建立相应的数学模型,按照建立的公式,可以得到电动汽车的使用成本LCC1、传统汽车的使用成本LCC2和混合动力汽车的使用成本LCC3,从而进行模型求解．     

有限温度下一维绝缘铁磁链的磁振子寿命

在一维绝缘铁磁链系统基础上建立了一个磁振子-声子相互作用模型,利用格林函数方法研究了有限温度时磁振子一声子相互作用下的一维绝缘铁磁链的磁振子衰减,计算了在布里渊区的磁振子衰减-ImΣ^＊（1）（κ）曲线,发现在布里渊区边界区域磁振子衰减最明显,讨论了各项参数的变化及不同的温度对磁振子衰减的影响,根据关系式-ImΣ^＊（1）（κ）=n/（2τ）可以对磁振子寿命进行判断。     

质子衰变实验进展

按照粒子物理标准模型理论,重子数是绝对守恒的.而大统一理论(GUTs)明确地否定了重子数的对称性,预言质子会衰变成更轻的次粒子.文章论述了质子衰变的物理概念、基本探测条件和主要实验现状,并在探测方法的探讨和探测技术的改进方面融入了一些想法.目前一般认为质子的寿命为τp>1032年左右.质子衰变的探测,对于新理论模型的验证、宇宙学和粒子物理学的发展具有重要意义.