基于XFEM与自适应网格的非均质材料裂纹扩展模拟

针对含有间断的非均匀材料的断裂问题,本文将虚节点多边形单元的形函数引入到扩展有限元（XFEM）中,提出了一种基于四叉树结构的动态网格细化方法,该方法可对间断面附近单元实现可调控的多层级细化,特别是对于裂纹扩展问题,可实现裂尖附近单元的动态网格细化与粗化。基于以上网格细化方法,本文提出了针对非均匀材质裂纹扩展问题的计算方法VP-XFEM。为验证算法的准确性与计算效率,针对含有孔洞及材料界面的断裂问题,本文给出了相应的算例。结果显示,与传统的一致性网格的XFEM相比,VP-XFEM能够明显改善计算精度与计算效率。     

水下爆炸气泡运动的参数计算

炸药在水下爆炸时,爆轰产物在高温高压下以气泡的形式迅速膨胀,并在浮出水面前进行数次脉动.气泡脉动时虽然压力较爆轰波要小得多,但是由于作用时间长,由此而产生的冲量也比较大,这将对水下结构物的破坏也起着很大的作用.给出了气泡运动规律、最大直径与达到最大半径的时间、气泡的脉动周期、气泡的能量等参数的计算公式,并对气泡运动过程中的变形与喷射进行了阐述与分析.     

钪对Al—6Mg—Zr合金焊接抗腐蚀的影响

采用中性盐雾试验和剥落腐蚀等方法研究了微量稀土元素Sc对Al—6Mg—Zr合金焊接接头耐蚀性能的影响，并用金相显微镜和透射电子显微镜观察合金焊接接头的微观组织、探讨其腐蚀机理。结果表明，添加了Sc元素后的Al—6Mg—Sc—Zr合金焊接接头比Al—6Mg—Zr合金具有更好的耐蚀性能。研究认为，添加Sc元素能有效地细化晶粒，形成的Al3(Sc，Zr)第二杷能强烈地阻止位错和亚晶界的运动，提高了合金的再结晶温度，从而使合金组织中的β(Mg5Al8，Mg2Al3)沉淀相分布均匀、呈弥散分布，最终使合金的腐蚀敏感性降低。     

受电子束辐照的硬铝靶的喷射冲量耦合系数随能通量的变化规律

采用通光式传感法和直接测量特定时间间隔的探头原理，在闪光２号装置上进行了电子束辐照硬铝靶产生的喷射冲量耦合系数与能通量关系的研究。结果表明:在能通量为１１５～２４０Ｊ／ｃｍ２范围内，喷射冲量和亏损质量面密度都随能通量近似线性变化，而喷射冲量耦合系数随能通量增大而缓慢递增，并趋于一渐近值；硬铝产生喷射冲量的能通量阈值为４０Ｊ／ｃｍ２左右；喷射冲量值为８１～２１８Ｐａｓ，亏损质量面密度为３．１ １０－２～８．６１０－２ｇ／ｃｍ２，喷射冲量耦合系数为０．７０～０．９８Ｐａｓ／（Ｊ／ｃｍ　２）。     

双环缝喷射共沉积SiC颗粒的捕获与分布研究

采用坩埚移动式喷射共沉积装置及其双环缝复合雾化器制备了SiC颗粒增强铝基复合材料坯件,研究了过程中增强颗粒的捕获机制及特点.实验结果表明,双环缝复合雾化器所引入的SiC颗粒捕获率较高,分布均匀;增强颗粒主要在雾化初时阶段被雾化液滴所捕获,而沉积坯表面因基本呈固相且温度较低,对SiC颗粒的直接捕获效果不明显;沉积坯快冷凝固界面前沿捕获对SiC颗粒的分布影响不大,SiC颗粒在沉积坯中的最终分布主要取决于由雾化液滴对增强颗粒的捕获,特别决定于SiC颗粒在单个雾化颗粒内部及空间雾化颗粒群中的分布.     

船用双燃料发动机燃气喷射阀流动特性分析

在“双碳”减排政策下,双燃料发动机成为船用发动机主流,燃气喷射阀关键技术影响动力以及排放。基于计算流体动力学（CFD）仿真技术,建立燃气阀计算模型,结合实验分析不同压力边界工况的流量特性,最后分析模型内部关键位置流动情况。结果表明：燃气阀质量流量的仿真数值和实验结果一致,相对误差小于6.92%。燃气喷射阀的节流损失主要发生在阀座间隙和阀座孔,在间隙和孔位置的马赫数较高,燃气易出现超声速现象。研究证明了仿真模拟的可靠性,为燃气阀设计提供理论指导。     

电控柴油机燃油喷射系统参数匹配优化

基于4190型船用柴油机电控化改造,利用AMESim液压仿真软件建立了燃油喷射系统仿真模型,选取燃油喷射系统重要参数进行一次回归正交试验设计,建立了各参数与嘴端喷油压力间的回归方程数学预测模型,并对数学预测模型进行了方差显著性分析。结果表明：建立的数学预测模型精度较高,预测的最高嘴端喷油压力与仿真值相差3.2%,数学预测模型准确性较显著。优化得到了两组最佳的参数组合：柱塞直径13 mm、油管长度1 000 mm、喷孔直径0.30 mm、凸轮型线速度0.40 mm/(°)、喷孔数6个、油管直径1 mm,柱塞直径13 mm、油管长度800 mm、喷孔直径0.30 mm、凸轮型线速度0.40 mm/(°)、喷孔数10个、油管直径1 mm,满足电控化改造要求,与原机相比最大嘴端喷油压力分别提高了51.6%和38.9%,其喷油规律满足理想的“先缓后急”的要求。     

光栅投影三维测量中一种新的线条纹细化算法

针对光栅投影三维测量中的线条纹,提出了一种新的条纹细化方法。实验证明,该算法获得了理想的处理效果。     

喷射混凝土强度影响因素及增长特性研究

为了分析喷射混凝土强度的影响因素及增长规律,针对速凝剂掺量、养护温度及砂率进行了三因素三水平的正交试验,测试了不同条件下的喷射混凝土1、28 d抗压强度,进行了参数敏感性分析,研究了龄期、养护温度及速凝剂掺量对喷射混凝土抗压强度的影响,并分析了综合因素作用下的强度发展规律。结果表明：速凝剂掺量对喷射混凝土后期强度影响最为显著,养护温度次之,砂率对其影响最小;抗压强度同龄期呈较好的指数关系增长,与温度和速凝剂掺量大致呈二次函数增长;速凝剂掺量对抗压强度的影响与龄期密切相关;以龄期、温度、速凝剂掺量为变量,给出了喷射混凝土抗压强度增长特性拟合方程。     

喷射式坑槽修补机集料喷射效率研究

为提高喷射式坑槽修补机集料喷射效率,利用龙格库塔法求解了集料颗粒群的运动微分方程,分析了气流速度、管道内径、管道倾斜角、管道材料和集料空气体积比率对集料输送特性的影响.提出了适用于喷射式坑槽修补机气力输送系统工作效率的评价指标,在多变量条件下分析输送系统压降、功率消耗和工作效率的变化规律.得出了集料空气质量混合比、管道内径和气流速度等参数的设计匹配原则.实验对比结果表明:压降最小时的气流速度误差在10%以内,管道内径只需满足所输送的集料粒径和质量流率即可,高效的集料输送区间可选择集料空气质量混合比8~10,相应气流速度大小为20~25m/s.