基于流体仿真的搅拌器结构参数对搅拌特性影响研究

常规搅拌器因其自身结构的特性,无法满足高黏性非牛顿流体的均匀搅拌。本论文拟开展一种面向非牛顿流体搅拌的组合式搅拌器设计,讨论流体搅拌特性的影响因素。以润滑脂为搅拌介质,采用Laminar模型,通过多重参考系法(Multiple reference frame,MRF)和示踪剂浓度法研究新型搅拌器内桨叶片数量、离底高度、叶片倾斜角等结构参数对搅拌过程中单位体积搅拌功率、混合时间、有效搅拌体积分数的影响。结果表明该组合式搅拌器能够应用于高黏性非牛顿流体的混合搅拌;结构参数对单位体积搅拌功率、混合时间、有效搅拌体积分数均有影响,而混合时间受影响最为显著,各结构参数对混合时间影响的主次顺序为:叶片数量>叶片倾斜角>离底高度。与初始设置相比,最优参数即叶片数量为9个、离底高度为50 mm、叶片倾斜角为45°时,对应的混合时间缩短了61.6%。研究结果能够为工业领域中类似的流体原料搅拌设计提供较好的技术参考。

面向吞咽障碍的大豆蛋白增稠剂润滑特性研究

为探究大豆蛋白作为面向吞咽障碍患者的食品增稠剂可行性,基于流变学及摩擦学的评定方法,采用MCR301流变仪测试不同质量分数大豆蛋白溶液的流变特性,在MFT-5000磨损试验机上开展软摩擦条件下不同滑动速率时大豆蛋白润滑特性研究,并与常见的淀粉类、黄原胶类增稠剂的特性进行比较。结果表明:大豆蛋白溶液表现出弱凝胶的性质,其溶液黏度随着大豆蛋白质量分数的增加而增大,且经人工唾液稀释后溶液仍保持较高的黏度;在口腔软摩擦的环境下大豆蛋白溶液表现出较好的润滑特性,其摩擦因数随着大豆蛋白质量分数的增加而有所降低;与淀粉类及黄原胶类增稠剂相比,大豆蛋白溶液具有更低的摩擦因数,其研究结果为吞咽障碍的功能食品开发提供了参考。

环保型缓蚀剂壳寡糖对304不锈钢化学机械抛光的影响

为研究环保型缓蚀剂壳寡糖对304不锈钢化学机械抛光过程和抛光效果的影响,探讨其在抛光过程中与金属表面的作用方式及吸附机制,采用化学机械抛光试验、接触角测量、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线色散能谱仪(EDS)分析等方法,研究壳寡糖有机分子对304不锈钢化学机械抛光的影响,采用量子化学计算研究壳寡糖分子的全局反应参数,分析计算反应活性位点,采用分子动力学模拟有机分子在金属表面的吸附并分析活性原子的径向分布。结果表明:CMP抛光过程中添加壳寡糖能够通过吸附作用在304不锈钢表面形成一层疏水性的薄膜,抑制氧化剂对不锈钢表面的刻蚀,提高抛光后的表面质量;在壳寡糖质量浓度为400 mg/L时得到表面粗糙度为1.65 nm的最佳表面质量。量子化学研究表明,壳寡糖的活性反应位点主要为O原子,能够在金属表面形成多中心吸附。分子动力学模拟表明,壳寡糖有机分子能够平行吸附在金属表面,有机分子中的O原子能够与铁原子形成配位键,在吸附中占据主导地位。

第一磨牙牙冠形状对义齿磨损性能的影响

义齿牙冠的形状对义齿的磨损性能有重要影响,合适的义齿牙冠形状可以有效增加义齿的使用寿命。以下颌右侧第一磨牙为研究对象,研究义齿牙尖斜度和边缘嵴对义齿磨损的影响。对标准牙颌模型进行扫描及三维模型重建,并使用义齿设计软件exocad对磨牙进行设计,通过改变牙尖斜度(平坦20°,中等30°,尖锐40°)和边缘嵴高低(包括两侧低边缘嵴、颊侧高边缘嵴和两侧高边缘嵴),建立9种不同组合的义齿结构;将模型及设计义齿导入有限元软件Abaqus中进行咀嚼应力分析;利用咀嚼机器人进行义齿磨损实验,分析其磨损情况。结果表明:在牙尖斜度20°~40°范围内,低边缘嵴的情况下,牙尖斜度每增加10°,最大应力值与主要磨损平均应力分别增长5.05和0.75 MPa,而边缘嵴较高时,牙尖斜度每增高10°,最大应力值与主要磨损平均应力分别增长3.61和0.31 MPa;相同咀嚼条件下,牙尖斜度越高,义齿磨损越大,而高边缘嵴能改善义齿磨损情况。

表面修饰三氧化钨填充聚四氟乙烯复合材料的制备及其性能研究

为提升聚四氟乙烯(PTFE)的耐磨性能,开展γ⁃缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂KH560)表面修饰和未经表面修饰的纳米三氧化钨(nano⁃WO_(3))填充的PTFE复合材料性能研究。通过冷压烧结法制备PTFE/nano⁃WO_(3)复合材料,采用材料试验机和磨损试验机分别研究复合材料的力学及摩擦学性能,探讨nano⁃WO_(3)的含量和表面修饰对复合材料性能的影响。结果表明,KH560接枝到nano⁃WO_(3)的表面,提高nano⁃MWO_(3)与PTFE基体的相容性;与PTFE/nano⁃WO_(3)相比,nano⁃MWO_(3)能够改善PTFE的力学性能;其中PTFE/5%nano⁃MWO_(3)的性能较好,与PTFE相比,拉伸强度降低了17.7%,但断裂伸长率提升了43.5%,弯曲强度提升了16.1%;与PTFE/nano⁃WO_(3)和PTFE相比,nano⁃MWO_(3)能够改善PTFE的耐磨性能;其中PTFE/5%nano⁃MWO_(3)的性能较好,与PTFE相比,对应的摩擦因数和磨损率分别降低了14.2%和73.4%,其研究结果将为PTFE工程应用和新材料研发提供较好的技术参考。

氧化石墨烯改性碳纤维增强磷酸盐涂层的摩擦学性能研究

着眼于改善磷酸盐粘结涂层的摩擦学性能,探究了改性碳纤维应用于涂层的可行性。通过电泳沉积法将氧化石墨烯(GO)接枝到碳纤维(CF)表面,并采用刮涂-热固法制备了磷酸盐陶瓷涂层;采用扫描电子显微镜和拉曼光谱仪分别表征了CF-GO样品的表面形貌和分子结构,通过摩擦磨损试验机考察了CF-GO含量对涂层摩擦学性能的影响。结果表明:含CF-GO的涂层摩擦学性能显著优于含未处理CF的涂层;随着CF-GO含量的增加,磷酸盐粘结涂层的摩擦系数和磨损率均呈现出先降低后增加的变化;与未添加CF的涂层相比,含10%(质量分数)CF-GO的涂层表现出优异的摩擦学性能,对应的平均摩擦系数和磨损率分别降低了50%和38%。这表明适量的CF-GO能够改善其涂层的摩擦学性能,可为新型磷酸盐涂层研发和工程应用提供较好的参考。

有机硅合成工艺的冷却装置优化及其效率评定

冷却装置是有机硅合成设备的重要组成部分,针对现有冷却塔中冷却装置工作效率低、冷却水消耗量大、污染重、能耗高等问题。研究拟在冷却装置冷却-回收效率评定的基础上,通过多级喷淋和打散雾化系统优化其整体结构。结果表明,气态硅原料快速转换为液态并存储到接收管内部,提高有机硅的生产效率;通过碱液循环喷淋泵的反复抽取,减少气体污染,实现冷却效率提升与生产成本节约,其研究成果将为新型冷却装置研发提供较好的技术参考。

救灾机器人的研究现状与煤矿救灾的应用

综述了救灾机器人的国内外研究现状.介绍了救灾机器人的移动机构、探测技术、导航定位、通讯系统、控制方式和能源供给等主要技术.提出了救灾机器人今后的发展趋势,分析了救灾机器人应用在煤矿救灾的可行性..

扩展不确定度中包含因子的确定方法

通过分析被测量可能值的概率分布,给出展伸不确定度包含因子的确定方法,并对有效自由度的非整数值所对应的包含因子的取值进行了详细的研究.采用不同的插值函数研究了有效自由度小于5的情况,得到较为准确的结果.

牛膝关节软骨的摩擦行为研究

采用UMT-2型微观多功能测试系统,在试验环境为牛血清,法向加载应力0.8 MPa,加载时间从5 s到60 m in变化条件下分别测定了牛膝关节软骨在静态加载和滑行时的法向位移以及滑行时的摩擦系数.结果表明:上、下软骨间的法向位移与加载时间呈非线性增加;滑行时法向位移影响软骨间摩擦系数,启动摩擦系数高于平坦滑行过程中的摩擦系数;滑行速率对软骨摩擦系数的影响较小,加载时间越长,法向位移越大,所对应的启动摩擦系数越大;加载时法向位移和滑行时启动摩擦系数具有类似的变化趋势.

分形理论及其在机械工程中的应用

分形理论为研究机械工程问题开辟了一条新的有效途径。在介绍分形的基本概念及其表征方法的基础上,阐述了分形理论在机械设备状态监测、故障诊断和摩擦学等领域的应用问题,并对分形理论在机械工程中的应用前景进行了展望。

高压微间隙下4010航空油的润滑特性研究

在自制的新型膜厚测量仪上,测量4010航空油在不同接触压力、温度和卷吸速度下的干涉图像,分析接触区的润滑特性.结果表明:在低温高速区主要表现为弹流润滑,中心膜厚与接触压力呈负相关;而在低温低速、高温区主要表现为薄膜润滑,中心膜厚受接触压力的影响较小.在弹流润滑区内高接触压力下油膜形状呈平坦状分布,而薄膜润滑区内油膜形状总体上比较平滑.随着载荷的增加,弹流润滑区内由Ham rock-Dowson理论算得的膜厚值和实测值逐渐偏离,理论公式中卷吸速度和载荷的指数需要调整;而薄膜润滑区的膜厚值基本上保持平稳.

含水率对自然关节软骨压缩变形的影响

目的研究含水率对天然关节软骨的压缩变形特征。方法在40℃的真空恒温箱内测定纯软骨、底质骨和软骨在不同挥发时间下的质量损失,在UMT-2型试验机上测量软骨在不同含水率下的围限压缩变形,结合Mow的关节软骨本构方程,获得软骨组织的聚集模量和渗透系数。结果在40℃下纯软骨、底质骨和软骨的质量损失与挥发时间呈非线性增加,粗略确定了含水率为75%、50%、25%和0%的挥发时间分别是17min、35min、54min和100min。较高的含水率产生了较大的压缩变形、较低的聚集模量和较高的渗透系数。结论压缩变形表现了与流动有关和与流动无关的粘弹性机制,而聚集模量和渗透系数能够定量描述含水率与压缩变形之间的相互作用。

交变负荷产生的关节软骨压缩变形行为研究

基于认识关节软骨在定负荷与正弦负荷交变作用下的变形特征,采用UMT-2型多功能试验机对牛膝关节软骨的压缩变形进行测定.基于五点滑动平均法对测得压缩变形进行分解,提取相应的波动变形量;通过傅立叶变换获得交变负荷和变形对应的幅值和相位.结果表明,交变负荷产生的压缩变形高于定负荷的变形.交变负荷形成的压缩变形是由稳态非线性增长变形量和瞬时波动变形量组成.交变负荷幅值对非线性增长变形量的影响较小,而对瞬时波动变形量有着显著影响.交变负荷幅值对负荷与变形的幅值比和变形滞后于负荷的相位差影响较小,其幅值比和相位差分别约为9.1和0.25.

扩展不确定度中包含因子的确定方法

本文通过分析被测量可能值的概率分布给出扩展不确定度包含因子的确定方法,并对有效自由度的非整数值,其所对应的包含因子的取值进行了详细的研究。采用三次样条插值研究了有效自由度小于5的情况,得到较为准确的结果。

扩展不确定度中包含因子的确定方法

本文通过分析被测量可能值的概率分布给出扩展不确定度包含因子的确定方法,并对有效自由度的非整数值,其所对应的包含因子的取值进行了详细的研究。采用三次样条插值研究了有效自由度小于5的情况,得到较为准确的结果。

天然关节软骨的液体质量分布特征

目的采用切片称重的方法,研究关节软骨的液体分布特征。方法通过Leica冷冻切片机把软骨样品切成31块均匀厚度的薄片,采用真空恒温箱和高精度电子天平,得到液体的质量分数随深度变化的关系曲线。结果软骨质量随距表面的深度呈动态变化,距表面的49%区域内,软骨薄片的质量最大。软骨液体的质量分数随深度呈波动式下降趋势,从最表层的94.2%到最底层的78.1%。结论液体的质量分布与关节软骨的生理结构有关,胶原纤维网架阻止了蛋白多糖的充分伸展,使得液体的质量分数与距表面的深度呈递减趋势。

聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石复合水凝胶溶胀机制和启动摩擦性能研究

选用高分子聚乙烯醇(PVA)和纳米羟基磷灰石(HA)为原料,采用反复冷冻-解冻法制备PVA/HA复合水凝胶。利用光学显微镜考察PVA/HA复合水凝胶的溶胀性能,用精密位移传感器对PVA/HA复合水凝胶的接触变形特性进行测量,在小牛血清稀释液润滑条件下进行PVA/HA复合水凝胶的往复式摩擦试验,考察冷冻-解冻次数和接触时间对PVA/HA复合水凝胶启动摩擦性能的影响。结果表明:PVA/HA复合水凝胶是一种交联网状微观结构,溶胀性能优异;随着冷冻-解冻次数的增加,PVA/HA复合水凝胶交联度增大,网状结构趋于完善,其接触变形越小,恢复变形所需的时间越短;PVA/HA复合水凝胶在滑动过程中的法向位移量和启动摩擦因数随反复冷冻-解冻次数的增加而减小,随接触时间的延长而增大。

冲击与摩擦耦合作用下GCr15钢的磨损行为研究

为研究金属材料在冲击与摩擦耦合作用下的表面磨损行为,选用GCr15钢在M2000磨损试验机上进行了冲击与摩擦耦合作用下的磨损试验,通过用表面粗糙度仪测量试件在不同磨损阶段的表面形貌,用称重法测量其磨损量,分析了冲击与摩擦耦合作用下GCr15钢的磨损机理。

冲击与摩擦耦合作用下GCr15-45摩擦副的磨损行为研究

在M2000磨损试验机上进行了GCr15-45摩擦副的磨损试验,用表面粗糙度仪测量试样在不同磨损阶段的表面形貌,用称重法测量其磨损量。研究表明,在冲击与摩擦耦合作用下GCr15-45摩擦副的磨损主要以45钢的磨损为主,硬度和温度对其磨损的影响较显著。