摘要：为研究纺织钢领用类金刚石(DLC)的高温摩擦磨损机制,采用磁控阴极弧增强磁控溅射法在20号钢(20#)表面沉积得到掺杂Cr元素的DLC样品。借助扫描电子显微镜观察DLC样品的表面形貌;通过X射线衍射仪、能量色散谱仪和拉曼光谱仪分析DLC样品的结构成分;使用纳米压痕试验机测试涂层的力学性能。利用高温摩擦磨损试验机测试涂层在不同温度下(25、100、200、300℃)的摩擦性能,并结合仿真分析钢领的受力对摩擦过程的影响。结果表明:20#和20#-DLC 2种试样的平均摩擦因数随着温度上升呈先上升后下降的趋势;20#试样在300℃下生成氧化物,大量的氧化物形成附着层,平均摩擦因数降低到0.54;20#-DLC试样在温度为200℃和300℃时发生石墨化,形成以碳元素为主的转移层,转移层替代附着层存在,摩擦由涂层-附着层转变为涂层-转移层,平均摩擦因数由0.145降至为0.107。通过仿真分析得出,沉积DLC后的钢领在实际运行中所受的最大应力值和最大变形量分别为4.20×108 Pa和9.69×10-3 mm。

摘要：利用材料力学中的力线平移定理并结合有限元方法,综合分析了扁挤压筒优化设计中孔型、层间过盈量、层厚等结构优化参数对扁挤压筒应力分布的影响;提出了一种扁挤压筒内应力分布优化的新方法,可应用于一般扁挤压筒的设计;通过分析扁挤压筒的内应力分布情况,提出了一种应力释放扁挤压筒新结构。通过有限元模拟分析验证,得到了较为合理的扁挤压筒新结构的外套宽度和层间过盈量,可使扁挤压筒应力峰值降低5%以上,从而可提高扁挤压筒的使用寿命。此项研究可为优化扁挤压筒结构及装配提供参考。

摘要：连续碳化硅纤维(SiCf)由于具有比强度、比模量高,耐磨性、热稳定性好等性能优点,常作为增强体制备SiC纤维增强钛基复合材料。与钛合金基体相比,其具有密度更低、强度更高、疲劳蠕变性能大幅提升等优点,但横向性能却明显下降。因此,该类材料常被设计制作成单向增强性部件,广泛应用在航空航天等领域,如发动机的传动轴、整体叶环、盘类及风扇叶片等多种复合材料的结构件。碳化硅纤维增强钛基复合材料的性能主要由碳化硅纤维的性能、基体性能及纤维与基体之间的结合界面性能决定。目前批量生产的SiC纤维性能较差,界面结合状态与复合材料性能之间关系的研究开展较少,还不能为钛基复合材料构件设计提供足够的数据支持。因此,近年来研究者们主要从SiCf/Ti基复合材料力学行为的研究角度出发,探究不同基体及纤维类型、复合材料制备工艺方法、界面特性及产物对SiCf/Ti基复合材料界面结合力及破坏机制的影响,获得了大量有价值的数据,以期开发出成本低、产物稳定性好、可批量生产SiCf/Ti基复合材料的制造工艺方法。目前较为成熟的碳化硅纤维有英国DERA-Sigma公司提供的Sigma系列SiCf及美国Textron公司提供的SCS系列SiCf,后者强度最高达到6 200 MPa。SiCf/Ti基复合材料的制备工艺包括金属箔-纤维-金属箔工艺(FFF)、单层带工艺(MT)、基体-涂层纤维工艺(MCT)等,制备复合材料的工艺根据零部件的用途来定,FFF适用于制备板材等大尺寸构件,MCT适用于制备叶环、轴、管、叶片等复杂结构件。界面是增强体与基体之间的纽带和桥梁,界面结构设计、界面反应控制及反应产物均影响着界面的力学特性。在SiCf/Ti基复合材料的纤维和基体之间添加过渡层能够减缓它们之间的相互扩散及化学反应,过渡层选用反应层和惰性涂层组成的双层涂层较好。界面反应产物受涂层成分、基体组织、复合和热处理工艺、环境因素等的影响,增强纤维及基体性能、优选制备工艺、控制界面反应及产物有利于提高复合材料的力学性能。本文总结了连续SiC纤维(SiCf)增强钛基复合材料的应用研究现状,详述了SiCf/Ti基复合材料的钛合金基体材料、SiCf的种类及性能,SiCf与SiCf/Ti基复合材料的制备方法,分析了SiCf/Ti基复合材料界面结构设计及反应产物,阐明了界面力学特性与复合材料性能的关系,指出国内SiCf/Ti基复合材料发展的重点应放在高性能SiC纤维的研究与开发、界面层设计及界面与性能的关系以及复合材料分析检测手段三个方面,为SiCf/Ti基复合材料的制备及其今后的实际应用提供了参考。

摘要：以2.5 MW的大型风力机塔筒为研究对象,通过工程上的计算和有限元软件ANSYS Workbench的模拟分析,分析了塔筒在风轮、机舱、轮毂和自身重力下引起的塔筒屈曲问题,研究了塔筒底部门洞处有无门框对于塔筒结构屈曲的影响。结果表明:塔筒在理论计算下的轴向载荷是大于实际塔筒所受到的轴向载荷,且塔筒的屈曲强度和弯矩满足安全要求。塔筒底部门洞处加上门框对于门洞的临界载荷存在提升作用,为以后的塔筒设计和优化提供了一定的参考作用和理论依据。

摘要：设计了等应变速率模具,将等应变速率挤压技术应用于AZ31镁合金板材挤压。采用有限元软件对等应变速率挤压和传统挤压分别进行模拟仿真。对比研究了镁合金挤压过程中,分别使用等应变速率模具和传统模具时,金属流动速度场、等效应变场、模具出口温度场、平均应力场等坯料主要场变量的变化规律。研究结果表明:在设定的具体工况下,使用等应变速率模具挤压使金属流动速度场、等效应变场、模具出口温度场和应力场分布的均匀性分别提高了13.5%,43.2%,7.6%和13.4%。两种模具的出口处板材的等效应变均是从中心向边缘逐渐增加,温度场均呈现中心部分基本保持稳定,靠近板材边缘部分逐渐降低趋势,且等应变速率模具出口处板材温增小于传统模具。等应变速率模具减小了模具出口附近板材拉应力出现的范围,且在模具出口处等应变速率挤压板材的平均压应力大于传统挤压。

摘要：应力集中是导致扁挤压筒服役时的主要破坏方式,为降低扁挤压筒在挤压镁合金板材时产生的拉应力,构建了一种针对铝合金板材挤压模具优化模型,该模型在考虑扁挤压筒受预紧力及内压力作用下,通过改变相对过盈量、层间径比对扁挤压筒等效应力分布的影响,深入研究了扁挤压筒结构参数优化机理并给出了优化参数的选取范围;在优化后的材料应力集中位置取材并加入碳化硅纤维层,在此基础上,进行了有限元模拟分析。结果表明:当相对过盈量取0.27%、外套外径取440 mm、椭圆度取1.0时,取得了扁挤压筒服役时最佳应力分布;拉伸模拟测试之后发现屈服强度和抗拉强度均提高了11%左右。优化模型从结构和增材两方面同时提高了扁挤压筒的使用寿命,为进一步优化奠定了基础,使得镁合金板材扁挤压筒挤压条件更加完善。

摘要：针对钛合金薄壁铸件易于出现冷隔、浇不足等问题,设计出一种适用于真空感应炉带有加热和保温功能的高温离心铸造装置。对铸型进行加热,从而降低金属液的冷却速度,进一步提高充型率。该高温离心铸造装置由离心加热系统、供电系统及机械机构等组成。浇注试验表明,设计的高温离心铸造装置可铸造出厚度为1.0 mm左右的形状复杂无缺陷薄壁铸件。

摘要：采用DEFORM-3D软件,对大直径不锈钢棒料剥皮机切削力进行仿真研究。通过以刀盘转速、进给量、工件直径为影响因素设计正交试验。通过对主切削力进行极差分析,得到了切削因素对主切削力的影响程度由大到小依次是:进给量、刀盘转速、工件直径;最优因素水平组合为:进给量0.8mm/r,转速500r/min,工件直径200mm。并据此最优因素水平组合计算出切削力为Fc=18238.99N,将其与经验值做对比分析,验证了仿真的有效性。最后由最优因素水平组合计算出切削功率为Pc=285.96k W。可为大直径不锈钢棒料剥皮机的设计提供重要的参考依据。

摘要：针对B4CP/6063Al基复合材料伸长率低、塑性变形困难的特点,设计出适用于B4CP/6063Al板材的等应变速率挤压模具。基于热压缩模拟试验结果建立材料的本构方程。利用Deform-3D软件对采用所设计的等应变速率挤压模具和传统挤压模具的挤压过程分别进行有限元模拟,对比研究了采用两种模具时挤压过程中的坯料应力场、温度场以及坯料流动性。结果表明:采用等应变速率挤压模具较传统挤压模具所需最大拉应力减小了28. 5%,坯料在模具出口处的温度升高了0. 6%,模具出口的金属流速均匀性提高了44%。模拟结果表明,等应变速率挤压模具较传统挤压模具,更利于B4CP/6063Al板材成形。

摘要：采用扁挤压筒挤压宽幅薄壁型材是一种非常有效的方法,但由于扁挤压筒挤压工作环境恶劣,应力状态十分复杂,很容易在应力集中处产生破裂而失效.为了提高扁挤压筒使用寿命,运用Workbench有限元分析软件对其在不同相对过盈量和不同外套壁厚下的最大等效应力和应变进行有限元分析计算.结果表明,5 MN扁挤压筒过盈量的最佳取值范围为2.50‰~2.75‰,当外套内径取值为232 mm时,扁挤压筒工作应力值比相同条件下的原始结构应力值下降7.05%.由此得出,通过改变外套壁厚来降低扁挤压筒最大等效应力的方法是可行的.