碳化钨涂层盘管的制备及寿命预测

针对冶金行业蒸汽干燥机内部盘管冲蚀磨损问题,使用超音速喷涂工艺制备碳化钨涂层盘管提高盘管的使用寿命。通过显微金相检测与拉伸试验获取盘管表面状况与结合强度。基于FLUENT建立了计入壁面硬度实验值的盘管冲蚀模型,通过仿真云图与现场磨损图片进行比对,验证了数值仿真模型的合理性与真实性。将模型与冲蚀率做统一量纲化处理后,对盘管冲蚀磨损寿命进行预测。结果表明,超音速喷涂备至涂层盘管金相观测孔隙率小于0.1%,厚度大于90 um,表面硬度大于1000 HV,结合强度大于70 MPa,喷涂工艺可靠性较好;仿真结果表明,盘管冲蚀率在35°入射角附近达到最大,最大值为1.92×10^(-7) kg/(m^(2)·s);冲蚀率预测盘管极限工况使用寿命达36718750 s,较喷涂前提高约145%~167%;预测正常工况寿命41592920 s,较喷涂前提高约154%~177%。

基于声强技术的发动机噪声源识别研究

利用声强法对某汽车发动机进行噪声源识别实验,并对测得的噪声信号进行频谱分析,最终确定该发动机的主要噪声源及其声功率级和噪声特性,为衰减该类型的发动机噪声提供指导。

基于多轴疲劳理论的曲轴结构等效疲劳研究

采用有限元法,对曲轴进行弯矩载荷作用下的应力分析,并应用坐标变换法对应力集中区域内的应力状态进行分析,确定曲轴的临界平面位置和疲劳损伤的类型。在此基础上选择合适的多轴疲劳损伤模型对由同种材料、不同结构的曲轴的疲劳极限载荷进行预测。预测与试验结果对比表明:传统的名义应力法在预测同种材料、且圆角半径相同的曲轴疲劳极限载荷时具有较高的准确度,但是在预测不同圆角的曲轴的疲劳极限载荷时,误差较大;而采用经典的KBM多轴疲劳损伤模型,能有效准确地预测不同圆角的曲轴的疲劳极限载荷。

基于不同临界法预测曲轴疲劳极限载荷

以多款发动机的曲轴为研究对象,基于临界理论的不同方法并利用有限元法计算曲轴在弯矩载荷作用下应力集中处的应力分布并求解等效应力。通过这种等效处理,将预测曲轴的疲劳极限问题转化为求解应力集中处的等效应力问题,并结合已有的曲轴疲劳强度试验数据,对不同临界距离方法在工程实际应用中的适用性做出评价。研究结果表明:基于临界距离法可以准确预测不同圆角结构的曲轴的疲劳极限载荷,而基于临界点法在预测相同圆角结构的曲轴时具有较高的精度,但是在预测不同结构的曲轴的疲劳极限载荷时误差较大。

基于FLUS-InVEST模型的京津冀多情景土地利用变化模拟及其对生态系统服务功能的影响

研究未来不同情景下土地利用变化对区域生态系统服务的影响,可以为城市可持续发展的规划和决策提供有效支持。以京津冀城市群为研究区域,首先利用未来土地利用模拟(FLUS)模型模拟2045年自然发展情景、耕地保护情景和生态保护情景下的土地利用空间分布格局,并结合InVEST模型模拟研究区不同情景下的生境质量、产水量、碳储量、土壤保持量和水质净化服务,在此基础上运用层次分析法构建综合生态系统服务指数(CES),从空间上反映多种生态系统服务的供给总量,研究不同情景下土地利用变化对生态系统服务功能的影响。研究结果表明:①FLUS模型的模拟精度较高,适用于研究区的土地利用模拟。②在生态保护情景下,除产水量相比2015年下降2.47%外,其他几种生态系统服务均有最大幅度的上升,且这4种生态系统服务在西北山区都出现增加的现象;自然发展情景下,城镇用地和农村居民点的扩张引发了大量的碳储量和生境质量损失;耕地保护情景下,水质净化能力出现最大程度的下降。③自然发展情景下京津冀区域CES的损失最大。CES下降幅度最大的区域主要发生在林地被城镇用地侵占,其次是林地被农村居民点侵占的地区,导致生境质量、碳储量和水质净化能力同时下降;在生态保护情景下,林地的增加促进了多种生态系统服务功能同时提升,京津冀区域的CES大幅提高,表明生态保护情景是最有利于可持续发展的土地利用方案。但同时需注意大量造林可能带来的水资源短缺,要因地制宜保护生态环境。研究结果可以为京津冀城市群可持续发展政策的制定提供参考依据,为研究未来不同政策情景下土地利用变化对生态系统服务的影响提供新思路。

应用缺口件进行曲轴疲劳分析的可行性研究

为了探索用标准缺口件替代实际曲轴进行疲劳分析的可行性,以某型号曲轴为研究对象,利用有限元方法分析了曲轴的受力状态。以此曲轴为基础,分别设计了适用于该曲轴的圆形缺口件和椭圆形缺口件,研究了二者的尺寸参数对应力分布和应力梯度分布的影响,提出了两种缺口件的优选设计方法,并完成了两种缺口件的优选设计,最后对椭圆形缺口件有限元计算结果和曲轴弯曲疲劳试验中圆角应力测试结果进行了对比分析。研究结果表明:椭圆形缺口件在应力状态、应力梯度两方面都比圆形缺口件具有更高的等效精度,其最大应力的有限元计算结果与曲轴弯曲疲劳试验结果的最大误差小于2.07%,从而验证了应用椭圆形缺口件进行曲轴疲劳分析的可行性。

一种高速嵌套CRC码的生成方法及其FPGA实现

为了实现高速融合网络数据传输中的差错控制,针对现有循环冗余校验码(CRC)计算速度难以进一步提升的问题,提出了一种用嵌套CRC码实现高速数据差错控制的方法,并在Xilinx公司的FPGA芯片上进行了实现。该嵌套CRC码由多个通道的传统CRC码并行计算器同步计算得到,可大幅度提升差错控制码的生成速度,并通过不同计算通道的组合,支持多种流量的差错控制。最后分析了嵌套CRC码的计算性能以及差错控制能力,并提供了设定嵌套次数、通道数以及计算通道并行计算位数的依据。

OBE理念下PDCA循环在大学生科研训练中的应用——以交通工程专业为例

为了提升大学生科研素养和科研能力,将OBE理念与PDCA循环融合应用于交通工程专业大学生科研训练中。在OBE“结果导向”理念下,确定以提升科研能力、掌握科研方法、端正科研态度为核心的直接计划任务,以及提交报告和作品的间接计划任务;围绕“学生中心”理念,在计划任务实施过程中设置选题和方案制订子循环,保证实施质量;通过过程性和终结性检查与处理,实现大学生科研训练质量的“持续改进”。以已结题项目为例,给出了应用过程。

不同强度理论在曲轴疲劳研究中的对比应用

采用有限元法对曲轴在弯矩载荷作用下的应力状态进行分析,并结合插值法对曲轴的应力分布进行拟合计算,在此基础上采用临界距离法与不同强度理论对相同材料、不同圆角半径的曲轴的结构疲劳特性进行预测研究,并对预测结果进行试验验证。研究结果表明:当基于第一强度理论与临界距离法对圆角半径不同的曲轴的疲劳特性进行预测时,无论是临界点法还是临界线法都会造成较大误差;而当基于第三及第四强度理论与临界距离法进行预测时,临界线法比临界点法的预测精度更高,分析认为这是由曲轴的破坏类型造成的。

基于改进多轴疲劳模型的曲轴疲劳研究

为研究曲轴弯曲疲劳特性,将McDiarmid多轴疲劳模型应用到曲轴弯矩疲劳极限载荷预测当中。首先开展了曲轴在弯矩载荷作用下的应力状态分析,确定了该类疲劳属于多轴疲劳;其次利用了坐标变换法,获得了临界平面内的坐标以及剪切应力与法向应力值;最后对一款曲轴在疲劳极限载荷作用下的应力应变状态进行了分析,获得了极限应力值,对同种材料、结构不同的另一款曲轴的疲劳极限载荷进行了预测,并对预测结果进行了试验验证。研究结果表明:传统的McDiarmid多轴疲劳模型在预测曲轴疲劳极限载荷时有时会导致较大误差,而经过应力比修正后的模型具有更高的预测精度,更适合在实际工程当中应用。

不同临界距离法在曲轴疲劳特性预测中的对比研究

针对曲轴弯曲疲劳特性的预测研究,首先利用应力梯度法对曲轴的应力分布进行拟合研究,在此基础上利用拟合得到的应力分布函数结合不同定义形式的临界距离法,对材料属性一致、但是结构不同的曲轴的疲劳特性进行预测研究,并对预测结果进行试验验证。研究结果表明,当基于间接定义的临界距离法在预测结构不同的曲轴的疲劳特性时,临界点法和临界线法的预测结果几乎一致,同时误差也较大;而当利用直接定义的临界距离法在对该类曲轴的疲劳特性进行预测时,较临界点法误差较大,而临界线法具有更高的预测精确度,更适合在实际工程当中采用。

基于多源遥感数据的干旱监测研究

及时准确地监测干旱可以预防其造成的农作物减产。归一化植被指数(NDVI)在监测植被生长状态、农业干旱方面都表现出了良好的特性。但NDVI对干旱的响应具有一定的滞后性。为了及时准确地监测旱情,本研究将热带降雨测量卫星(TRMM)的降雨数据与NDVI结合起来,构建了基于旬尺度的MNDVI干旱监测模型,并以吉林省农作物生长季为例,通过与历史数据、土壤湿度、叶面积指数(LAI)作相关性分析对其进行验证。结果表明:MNDVI监测的干旱变化图与历史记录有很好的吻合性,表明MNDVI监测干旱的准确性好;将MNDVI和NDVI分别与10 cm和20 cm土层的土壤湿度进行相关性分析,结果表明MNDVI在一定程度上可以消除NDVI监测干旱方面存在的滞后性;将MNDVI和降雨状态指数(PCI)分别与LAI进行时间序列分析,发现MNDVI与LAI有良好的一致性,而PCI与LAI没有一致性,表明MNDVI对植被的生长状态能够及时响应,可以用来监测农业旱情。

基于时间序列遥感数据的陕西省2004-2014年干旱变化特征分析

利用MODIS归一化植被指数(NDVI)产品MODLT1M和MODIS地表温度产品MODND1M,计算2004—2014年陕西省月温度植被干旱指数(TVDI),基于TVDI采用一元线性回归、Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验等方法来研究陕西省11 a来干旱的空间分布特征、时间变化特征及干旱演变趋势,并结合气象数据进一步探究引起干旱变化的气象因素。研究表明:11 a中陕西省干旱发生频率呈现北高南低的特点,陕北、关中、陕南三大区域干旱发生的频率分别为68.2%、53.8%、22.7%,且均以轻度干旱为主;陕西省旱情主要出现在春季,11 a春季的平均TVDI值在0.6~0.7之间波动;陕西省11 a中干旱情况整体呈减弱趋势,TVDI值减小、不变、增大的区域分别占55.38%、42.89%、6.20%;TVDI与湿润指数对干旱的表征具有一致性,且年均TVDI值与年降水量呈显著负相关关系(P=0.019),降水是引起TVDI下降的一个重要气象因子。

某新型便携式挖树机设计与数值仿真研究

针对传统挖树机体积较大、成本较高等不足,设计出一款便携式的新型挖树机,能够较方便地完成树木的移动工作。同时采用非线性动力学方法,对该新型挖树机的挖土工作过程进行建模分析,并利用有限元法对其中的一些关键零部件进行分析。研究结果表明该新型便携式的挖树机具有结构简单、体积小、质量轻、使用方便等优点,同时在工作过程中,一些关键零部件能够满足材料自身的强度要求,因此该新型挖树机具有较为广泛的应用前景。

基于联合仿真与Haigh模型的连杆疲劳强度分析

以某款六缸柴油机连杆为研究对象,采用多种CAD以及CAE软件对其在额定载荷工况下的的应力应变状态进行联合仿真分析,并基于Haigh模型确定连杆在该载荷作用下的疲劳安全特性,在此基础上对该柴油机增压的可行性进行分析。研究结果表明,采用42CrMo钢制备的该型号的连杆能够满足额定工况下的疲劳安全要求,但是无法满足增压后的工况的疲劳强度要求。

基于改进SAFL法的曲轴疲劳实验失效数据统计分析方法研究

传统的曲轴弯曲疲劳极限统计分析法根据材料属性进行计算,由于淬火等工艺,得到的实验值与实际情况往往相差较大。鉴于此,基于改进的SALF法,对实验数据进行了正态分布、对数正态分布、威布尔分布下的数据统计并分析,通过对比发现,威布尔分布无论是在统计回归的相关性上,还是在0失效概率疲劳极限的合理性上,都明显优于其他两种方法,更适于用作统计曲轴疲劳实验失效数据的模型,能更好地在工程中应用。

曲轴疲劳试验数据统计方法改进研究

以曲轴弯曲疲劳实验为研究对象,针对P-S-N曲线,提出了一种基于结合最小二乘法来对实验数据进行拟合确定给定QCI点的疲劳强度值,在此基础上对不同取值下的疲劳强度分布特性进行对比分析。研究结果表明,传统的极大似然法得到的实验值与理论值往往相差较大,偏保守,而此种方法推断得到的数据更接近试验值,能够更好的在工程中适用。

谐振式曲轴台架静动力学对比分析研究

目前谐振式曲轴弯曲疲劳试验机已经得到了广泛应用,但是传统工程在对曲轴进行疲劳分析的过程中,往往还是将曲轴所承受的载荷历程视为静力加载。因此通过对谐振式试验台系统进行动力学分析,并将动力学分析的结果与静力学分析结果进行对比,为今后的工程试验提供指导。

重组竹材抗拉强度统计分析方法研究

重组竹是一种新型的生物质纤维增强复合材料,前期研究表明该类材料的静态力学性能存在一定的随机性。本文针对重组竹的抗拉强度进行研究,采用标准拉伸力学试验确定重组竹的抗拉强度,并对试验结果进行数理统计分析。研究结果表明,重组竹的抗拉强度试验结果呈现明显的分散性,同时正态分布以及对数正态分布函数均能对其进行准确拟合,具有较好的工程适用性。