BFPC固定结合面虚拟材料热特性参数建模

为确定含有玄武岩纤维树脂混凝土(basalt fiber polymer concrete,BFPC)固定结合面的机床基础件热特性参数,基于虚拟材料法建立了含有BFPC固定结合面组件的仿真模型,并对其热特性进行仿真分析;设计制造了含有BFPC固定结合面的组件,通过实验方法研究组件的热特性。将仿真分析和实验研究的结果进行对比,分析表明:两种方法得到的组件在不同时刻的温度场具有一致性,且仿真与对应实验点温度的误差不大于8.57%,证明了所建立的BFPC固定结合面虚拟材料参数模型的准确性,以及基于此采用虚拟材料法对含有BFPC固定结合面组件进行热特性仿真分析的精确性和有效性。

特形微织构多油楔滑动轴承特性分析及优化

为深度挖掘微织构对提高多油楔滑动轴承多项性能的潜力,以某三油楔径向滑动轴承为研究原型,利用CFD方法对其承载压强、摩擦因数、温度进行仿真分析;依据原型轴承设计椭圆开口偏置类抛物线微织构(elliptic opening offset parabola micro texture,EOOPT)三油楔滑动轴承;采用响应面法分析EOOPT参数对轴承特性的影响规律,建立相应二次回归方程;对EOOPT进行多目标参数优化,得到最优EOOPT参数。结果表明:EOOPT参数对轴承平均承载压强和摩擦因数影响的大小顺序均为:短半轴>长半轴>深度>偏置量>织构均布角;而对平均温度影响的大小顺序为:深度>长半轴>织构均布角>偏置量>短半轴;与原型轴承相比,最优参数微织构轴承的平均承载压强提高13.7%,而摩擦因数和平均温度分别降低13.8%和8.3%。

刀具表面椭圆开口偏置抛物线微织构参数优化

为充分发掘微织构刀具提高钛合金切削性能的潜力。以硬质合金刀具切削钛合金为研究对象,基于响应面试验方法研究了椭圆开口偏置类抛物线微织构(elliptic opening offset parabola micro texture, EOOPT)特征参数对刀具切削性能的影响规律;通过神经网络和遗传算法对其进行多目标参数优化;对相同切削条件下织构最优参数EOOPT刀具和原型刀具的相关切削性能进行了对比分析。结果表明:与原型刀具相比,最优参数EOOPT刀具的最高温度、最大应力和主切削力的平均值分别降低了11.24%、15.48%和10.81%,这对提高钛合金零件的加工质量、提高刀具寿命、降低生产成本具有积极作用。

发动机缸孔椭圆开口偏置类抛物线微织构研究

为探究更有利于提高汽车发动机活塞环/缸套摩擦副性能的微织构,在某发动机活塞环/缸套摩擦副设计椭圆开口偏置类抛物线微织构,综合运用CCD实验设计和响应面优化理论,采用CFD方法研究该微织构特征参数对活塞环/缸套摩擦副摩擦因数和承载压力的影响规律;建立相应的数学模型,并运用鲸鱼优化算法对微织构参数进行多目标优化设计。结果表明:微织构参数对活塞环/缸套摩擦副摩擦因数程度由大到小依次为密度、长半轴、深度、偏置量、短半轴,对承载压力的影响程度由大到小依次为密度、深度、偏置量、长半轴、短半轴;所建相应数学模型具有足够的精度,可用于依据微织构特征参数对摩擦副相关性能的准确预测。得出的微织构最优参数为:椭圆长半轴390μm,短半轴108μm,偏置量139μm,深度42μm,织构密度0.69。与未织构摩擦副相比,按照最优微织构参数织构化的活塞环/缸套摩擦副的承载压力提升了2.67%,摩擦因数降低了32.1%。

BFPC结合面参数神经网络预测及其对机床动态性能影响

为解决对玄武岩纤维树脂混凝土(basalt fiber polymer concrete,BFPC)机床基础件性能预测不够准确的问题,依据实验测试的20组BFPC结合面的动态性能参数,建立由结合面表面粗糙度和预紧力对结合面阻尼和刚度进行预测的神经网络模型。以BFPC数控机床龙门框架为例,运用多目标优化设计理论对BFPC固定结合面动态性参数进行优化,获得最优的结合面粗糙度和预紧力。运用虚拟材料法对考虑结合面参数的BFPC龙门框架的动态特性进行仿真分析,并将结果与不考虑结合面的BFPC龙门框架的动态特性仿真分析结果进行对比,结果表明:BFPC机床基础件结合面会在一定程度上降低机床基础件的动态性能,通过对BFPC结合面参数的优化可降低其对机床基础件动态性的影响程度。

泡沫铝铣削力离散元仿真分析及实验研究

为研究多孔金属泡沫铝的铣削力特性,通过实验测得泡沫铝主要宏观力学性能,运用EDEM软件建立泡沫铝离散元仿真分析模型,调整其微观性能参数,使仿真分析得到的泡沫铝主要宏观力学性能与实验测得的结果相匹配,确定最终的仿真分析模型。运用正交实验原理,通过离散元仿真分析方法研究泡沫铝铣削力随切削用量的变化规律,建立切削力指数经验公式。通过实验方法研究泡沫铝铣削力随进给速度和背吃刀量的变化规律,并将实验研究、仿真分析及经验公式预测的铣削力结果进行对比分析。研究结果表明:三种方法得到的切削力随铣削用量变化的规律基本一致,相对误差小于10%,证明采用离散元仿真分析方法研究泡沫铝铣削力的可行性及所建立的铣削力经验公式的准确性。

柳江盆地二叠系山西组露头致密砂岩储层非均质性表征方法

为了深入研究致密砂岩露头储层的非均质性,解决致密砂岩储层非均质性影响因素多、综合定量表征储层非均质性难度大的问题,对柳江盆地二叠系山西组露头储层进行了系统化密集采样。利用地质统计分析、样品实验分析和显微镜薄片观察等方法,确定了致密砂岩储层各项性质及相关定量数据。同时基于洛伦兹曲线理论分析处理数据,运用层次分析法确定了渗透率、孔隙度、面孔率、填隙物含量和粒度等影响因素的权重,提出了综合定量表征致密砂岩储层非均质性的方法。研究表明,靶区山西组露头致密砂岩为强非均质性储层,区域垂直层面和平行层面的孔、渗特征近乎一致。孔隙度与渗透率之间的差相关性表明,基于突进系数、变异系数和级差等参数的传统非均质性评价方法不适用于致密砂岩储层。用新方法得到的结果比传统仅基于渗透率指标所构建的参数能更好地反映致密岩储层和非均质性。该方法也适用于其他类型非常规储层的非均质性评价。

基于离散方法的钢-BFPC结合面接触性能虚拟材料仿真研究

为准确计算钢-BFPC结合面的实际接触面积比进而建立基于离散方法的钢-BFPC结合面接触性能虚拟材料仿真方法。通过对结合面接触拓片离散化处理建立钢-BFPC结合面实际接触面积比的计算方法,编制了相应的计算程序,分析不同结合面压力对实际接触面积比的影响规律。以计算的实际接触面积比为基础,建立了钢-BFPC结合面虚拟材料仿真分析模型。分别通过虚拟材料仿真和实验研究了钢-BFPC结合面试件模态特性并将两种方式结果对比分析,结果显示两者的固有频率最大相对误差为+6.48%且振型一致,证明了钢-BFPC结合面实际接触面积比的离散计算方法和虚拟材料仿真方法的准确性。

断裂诱发砂体输导油气变径部位预测方法及其应用

为了揭示含油气盆地斜坡区浅层油气分布规律,研究了断裂在改变砂体输导油气运移路径方面的作用。通过将盖层渗漏部位、断裂输导油气优势运移路径和砂体输导油气优势运移路径三者叠合,建立了一套预测断裂诱发砂体输导油气运移路径变化(变径)部位的方法,并将其应用于渤海湾盆地歧口凹陷,预测赵北断裂诱发沙河街组一段下亚段(沙一下亚段)砂体输导的油气变径进入浅层馆陶组的部位。结果表明:赵北断裂诱发的变径部位仅有1处,分布在沙一下亚段的中部,沙一下亚段砂体输导的油气在此处变径沿赵北断裂运移至上覆的浅层馆陶组中汇聚成藏。这一预测结果与赵北断裂附近浅层馆陶组已发现油气主要分布在中部相吻合,表明该方法用于预测断裂诱发砂体输导油气变径部位是可行的。

防冲液压支架点阵吸能结构设计及其性能分析

为提高防冲液压支架的让位吸能大小,提高防冲液压支架的安全性,设计一种点阵让位吸能装置。采用有限元仿真的方式分别研究3种典型点阵胞体的比吸能及单位质量支撑力,确定金字塔结构为最佳拓扑胞体结构。采用三因素五水平的正交实验分析胞体高度,胞体立足倾斜宽度及胞体立足直径对点阵芯体的吸能大小及支撑力的影响规律,确定最佳的胞体结构参数。通过仿真分析得到最佳结构参数的金字塔点阵吸能装置的总吸能为1470 kJ,支撑力为4679.76 kN,且支撑力较平稳。证明金字塔结构点阵吸能装置具有优越的吸能性,能够提高防冲液压支架的安全性。

油介质钢-BFPC结合面的热特性分析

为了研究钢和玄武岩纤维树脂混凝土(BFPC)组成的结合面在油介质条件下的热特性,首先,利用离散原理来计算钢-BFPC结合面的实际接触面积,由于结合面接触时本质上是微凸体接触,微凸体会受到挤压形成挤压应力不同的面积区域,故进一步考虑接触比重,提高实际接触面积结果的精确性;然后,根据结合面的形貌特征,结合傅里叶定律分析油介质条件下钢-BFPC结合面的传热机理;最后,分别通过理论计算和实验研究分析不同载荷(0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 MPa)对结合面热特性参数的影响.研究结果表明:接触热阻随着载荷增大而减小,传热系数和导热系数随着载荷增大而增大,不同载荷下,理论计算与实验计算的接触热阻误差分别为6.40%、6.18%、5.85%、4.61%、3.73%,接触热阻的误差随着载荷增大而减小.

油源断裂输导油气演化阶段的确定方法及其应用

为了研究含油气盆地油源断裂处油气富集规律,在油源断裂输导油气条件及其演化阶段研究的基础上,根据油源断裂活动时期和源内、源外油气中转站形成时期,确定了油源断裂输导源内和源外中转站油气时期,建立了油源断裂输导油气演化阶段的确定方法,并利用其确定渤海湾盆地歧口凹陷南大港断裂向沙一下亚段输导油气演化阶段。结果表明:南大港断裂向沙一下亚段输导沙三段源内中转站油气阶段从馆陶组沉积开始至明化镇组沉积中期,输导沙三段源内外中转站油气阶段从明化镇组沉积中期至结束;经历了2个演化阶段,输导油气时期相对较长,有利于来自下伏沙三段源岩的油气在沙一下亚段内大规模聚集成藏。根据本文方法确定油源断裂输导油气演化阶段,能合理解释目前南大港断裂处沙一下亚段油气最富集的现象。此方法适用于油源断裂输导油气演化阶段的确定。

油源断裂与区域性泥岩盖层配置渗漏时期预测方法及应用

为了研究含油气盆地油源断裂与区域性泥岩盖层配置(断盖配置)之上的油气分布规律,在油气渗漏机制定性分析的基础上,建立了一套渗漏时期分布预测方法。首先,确定断盖配置油气渗漏部位,即断层上下盘盖层的断接厚度小于断裂分段生长连接所需的最小断接厚度(断接厚度下限)的部位;其次,确定断盖配置封闭性开始破坏时期,即观察点的断接厚度开始小于断接厚度下限的地质时期;然后,确定断层岩封闭的开始时期,即断层岩排替压力开始大于下伏储层岩石排替压力的地质时期;最后,将前三者结合可确定断盖配置油气渗漏的时空分布,渗漏时期即为断层封闭性开始破坏到断层岩封闭开始之间的时期。实例应用结果表明:对于渤海湾盆地黄骅坳陷歧口凹陷南大港断裂与沙河街组一段中亚段泥岩盖层的配置,向上覆东营组三段的油气渗漏主要分布在中东部,渗漏从馆陶组沉积中期持续至第四纪早期,持续时期相对较长,这对于下伏沙河街组三段烃源岩生成的油气在东三段聚集成藏十分有利。分析结果与目前南大港断裂处东三段油气显示主要位于中东部相吻合,证明此方法对断盖配置渗漏时期分布的预测是可行的。

多孔泡沫铝性能研究现状及应用前景展望

多孔泡沫金属是一种内部含义许多空隙的新型材料。由于其具有非泡沫金属所没有的优异特性,因而在一般工业领域特别是高技术领域受到越来越广泛的重视,也引起了国内外浓厚的研究兴趣。多孔泡沫铝是目前研究最为成熟的一种泡沫金属材料,本文对国内外泡沫铝性能研究现状及其应用予以综合概述,并对泡沫铝应用前景进行展望,以期推动泡沫铝的进一步研究和应用。

玄武岩纤维增强树脂混凝土机床基础件结构设计及其性能仿真分析

为探索提高机床静、动态特性,从而满足机械制造向着高精密化、高自动化、高效率等方向发展需求的新途径,研究了一种新的机床基础件材料——玄武岩纤维树脂混凝土(BFPC)。确定了BFPC主要性能参数,并以某数控机床铸铁床身为研究原型,设计了BFPC机床床身。应用有限元分析软件ANSYS分析原型床身和BFPC床身的静动态特性,得出了其应力-应变分布云图、前6阶模态振型图、固有频率及谐响应曲线,并将上述结果进行对比分析。结果表明,以BFPC制造机床床身可在减轻质量的同时提高床身的静、动态特性。

泡沫铝填充汽车车架的抗振性研究

为探讨满足汽车自身轻量化、环保、舒适和安全方向发展需要的新途径,以某汽车为例,初步设计了泡沫铝填充结构车架,并应用有限元分析软件ANSYS对其进行了静态与动态分析。结果表明,该新型结构车架在满足自身性能要求下,其动态特性明显提高,从而抗振性得到提高。

机床低速爬行研究现状及分析

随着科学技术的发展,对零件的精度和表面光洁度要求越来越高,这就要求加工这些零件的工作母机——机床具有更高的精度。机床低速爬行问题是提高机床加工精度的重要研究课题之一,是国民经济、科学研究及国防建设的重要课题。综述了机床低速爬行研究现状,提出了关于该研究的几点看法,以期有利于促进今后的研究。

玄武岩纤维增强树脂混凝土制备及其抗压和劈裂抗拉性能实验研究

为探究增强树脂混凝土(PC)的新途径,参照前期钢纤维增强树脂混凝土(SFPC)的研究经验并运用分形几何理论确定了以玄武岩为骨料的BFPC的组分配比;对素树脂混凝土(PC)和BFPC的抗压和劈裂抗拉性能进行了实验研究.将其实验结果进行对比分析,结果表明:当采用合理的制备工艺向PC中加入合适几何参数和含量的玄武岩纤维时,玄武岩纤维既可以在一定程度上阻止固化成型时的收缩初始裂纹,又可以阻止在载荷作用下的裂纹扩展,从而使BFPC较PC的抗压强度提高27.3%,劈裂抗拉强度高17.4%.

切削颤振的在线监测与控制研究现状分析

切削颤振是切削过程中,工件和刀具之间自发产生的振荡,它严重影响机床加工性能。因此,多年来国内外学者针对切削颤振的机理、在线监测和在线控制进行了大量的研究。本文介绍了切削颤振在线监测与控制技术国内外研究现状,分析了现有方法的优缺点,总结了研究中存在的问题,展望了机床颤振的在线监测与控制技术的发展趋势。

玄武岩纤维增强PMC组分优化的实验研究

为优化玄武岩纤维对聚合物矿物混凝土(PMC)的组分配比,通过正交实验,制备玄武岩纤维增强PMC,分析了各因素对玄武岩纤维增强PMC抗压强度的影响。结果表明,各因素对玄武岩纤维增强PMC抗压强度的影响显著性由大到小依次为:黏合剂E44与E51质量比,玄武岩纤维加入量,骨料用量,玄武岩纤维长径比。推荐玄武岩纤维增强PMC的最佳组分为:黏合剂E44与E51质量比40∶60,玄武岩纤维加入量0.4%,骨料用量80%,玄武岩纤维长径比70,抗压强度为112.38 MPa。对最佳组分中的玄武岩纤维偶联处理后,PMC抗压强度又提高14.1%,达到128.23 MPa。