基于CS-FEM的某制导炮弹弹体动力特性分析

常规有限元法采用六面体单元进行动力特性分析时,由于数值模型刚度过大导致计算误差较大且无法克服网格畸变。因此,文中在常规有限元法的基础上引入梯度光滑技术,采用基于单元的光滑有限元法(CS-FEM)对某制导炮弹弹体进行动力特性分析,该方法能有效降低系统数值模型刚度且无需进行坐标变换和形函数求导,从而避免网格畸变带来的精度降低及求解困难等问题。计算结果表明:相同网格数目情况下,CS-FEM能够有效提高弹体固有频率及振型的求解精度,同时具有较高的收敛速度,在制导炮弹弹体动力特性分析方面具有较好的应用前景。

无损检测技术在机械焊接中的应用研究

随着机械工业的不断发展,焊接工艺技术的水平逐渐提升,而对焊接结构形式进行改进和更新,并对其进行相应检测,则是实现其在工业中的应用的根本保证。在对焊接工艺进行实际应用时,机械的有关零件都要进行加工和加热作业,可以通过焊接的方法来综合加工零件。另外,为了降低机械零件在使用中的损耗,还需要不断优化机械焊接程序,以保证机械的安全稳定运行。针对无损检测技术特点、优点和缺点进行分析,同时对无损检测技术在机械焊接中的实际应用也进行了探讨。

基于生物胶复合黏土的陡坡客土基材抗剪强度试验研究

为研究生物胶对陡坡客土基材抗剪切特性的影响,通过室内直剪试验探究了黏土剪切力学特性随生物胶含量和养护时间的变化规律,并采用扫描电镜方法对其强化机理进行了讨论.结果表明,天然刺槐豆胶作为生物胶添加剂可以大幅提升黏土的抗剪强度,其抗剪强度随着刺槐豆胶含量的增加而增加,最高可达到243.33 kPa;然而,刺槐豆胶含量由1.5%增加至2%时,黏土的抗剪强度仅提升2.1%,考虑到经济因素,因此本研究用刺槐豆胶加固黏土的最优含量是1.5%;此外,养护时间与试样抗剪强度呈正相关,养护7 d后,试样抗剪强度可达123.57 kPa.养护龄期越长,刺槐豆胶、水和土颗粒越能够充分结合.刺槐豆胶的掺入增强土粒间胶结作用,填补土颗粒之间的孔隙,增强了颗粒间的胶结,进而增加土体黏聚力,提升土体宏观剪切性能.

烟丝添加剂对卷烟燃烧温度和烟气成分的影响研究

利用自行开发的微小测温热电偶装置,对添加各种钾盐的卷烟的最高燃烧温度进行了测量,并对相应的卷烟的烟气成分进行了检测。研究发现,多种烟丝添加剂的加入都可以降低卷烟的最高燃烧温度,其中乙酸钾的效果最好,而且可以大幅度减少烟气中氰化氢、氨、苯酚、巴豆醛、NNK和一氧化碳等六种成分的释放量。另外,利用TG-DTA方法对添加钾盐的烟丝在空气气氛中的燃烧和氮气气氛中的裂解进行了研究,分析了钾盐对烟丝燃烧状态的作用机理。同时,重点讨论了钾盐的添加对降低卷烟主流烟气中CO释放量的影响机制。

焊接专家系统研究现状与发展趋势

首先对国内外焊接专家系统的发展情况进行了介绍;然后从应用领域的角度分类,全面介绍了焊接领域中专家系统的应用情况,总结并列出了国内已开发的一些典型焊接专家系统;最后指出了焊接专家系统的发展趋势。

微量稀土对紫铜药型罩晶粒及动态冲击性能的影响

为了细化紫铜药型罩晶粒从而提升其性能,通过添加稀土对材料进行改性,用低倍显微镜、金相显微镜及扫描电镜观察了铜药型罩铸态晶粒及再结晶情况,用万能试验机、布氏硬度计和霍普金森压杆装置,测试了铜药型罩力学性能及动态性能,研究了稀土对紫铜药型罩铸态晶粒、再结晶晶粒及动态性能的影响。结果表明:添加稀土后,铜锭铸态晶粒明显细化,再结晶晶粒平均尺寸由0.04 mm减至0.03 mm,再结晶程度由92.1%提高至96.3%;与不添加稀土药型罩相比,试样强度提升20 MPa;伸长率提升0.5%;硬度提升4.4HB;此外,动态性能测试表明:随应变率提高,含稀土的2#试样峰值应力明显增高,2#试样比1#试样对应变率敏感;添加稀土后试样消耗的应变能增大。

一种基于部分威力试验数据的飞散角计算方法

为了研究一种基于部分威力试验数据的飞散角计算方法,以杀爆弹弹丸为样本,开展破碎性、扇形靶、静态飞散角试验,得到破片质量分布、击穿破片杀伤半径和静态飞散角等试验威力数据。计算不同质量级别破片的终点速度及飞行距离,拟合破片飞行距离与破片数的曲线。通过杀伤密度建立飞散角与击穿破片杀伤半径之间的关系,基于部分威力试验数据计算飞散角理论值。研究发现,理论值与试验值具有较好的一致性,相差约2.2%,其原因可能是破片形状系数取值偏大。若破片形状系数取5.0,则同一质量等级破片飞行距离减少13.1%~38.7%,且破片质量越大,距离的影响越大。按照不同形状所占比例确定破片形状系数,则理论计算会更贴近试验。

超声波扫描显微镜发展及应用综述

超声波扫描显微镜是一种利用超声波为传播媒介的无损检测成像设备,相对于传统的破坏性检测,超声显微镜不会对样品造成损伤;主要介绍了超声波显微镜的发展现状、关键技术现状、应用领域和未来发展方向等内容;关键技术主要包括纳秒级窄脉冲产生技术、高频信号调理技术、高频聚焦式换能器研制技术和超声C扫描成像技术;应用领域主要从材料科学检测行业、半导体测试行业、新能源行业进行了详细描述;最后,对超声波扫描显微镜的发展进行了展望;随着超声波技术的发展,声频会越来越高,超声显微镜的能力将越来越大;可以预料,它与其他尖端技术结合,将会发挥出更大、更独特的作用。

(Ti,Al)N涂层的微观组织和性能

采用EPMA、XRD、SEM、TEM、HR-TEM、EDX、纳米压痕、氧化实验和切削实验研究了磁控溅射在硬质合金基体上沉积TiN涂层和(Ti,Al)N涂层的微观组织结构和性能。结果表明:TiN涂层晶粒为喇叭口柱状晶,(Ti,Al)N涂层为面心立方平直柱状晶,由于固溶了Al元素,(Ti,A l)N涂层呈(200)面择优生长;(Ti,Al)N涂层在硬质合金基体上无外延生长;(Ti,Al)N涂层在800℃氧化后形成Al2O3/TiO2/(Ti,Al)N的分层结构;(Ti,Al)N涂层具有更高的硬度和更好的切削性能。

添加LaB_6对超细晶WC-Ni_3Al合金的组织与力学性能影响

通过球磨与低压烧结方法,制备超细晶WC-Ni3Al硬质合金。采用X线衍射、扫描电镜及力学性能测试方法,研究La B6掺杂对超细晶WC-Ni3Al合金的组织与力学性影响。研究结果表明:添加适量La B6可以提高烧结体的致密度和断裂韧性,减少WC颗粒的反常长大,抑制基体合金中的脱碳相Ni3W9C4的生成,但当加入过量的La B6后合金中出现另一种脱碳相Ni2W4C。在1 500℃烧结后,添加质量分数为0.096 7%La B6到WC-Ni3Al硬质合金中,合金的断裂韧性从13.1 MPa·m1/2提高到15.6 MPa·m1/2,而抗压缩强度达到3 500 MPa。

基于模糊加权马尔科夫链的焊缝隐性损伤磁记忆特征参数定量预测

针对磁记忆技术在焊缝隐性损伤状态定量评价与预测中的难题,建立基于无偏灰色模糊加权马尔科夫链的焊缝隐性损伤状态磁记忆特征参数定量预测模型。以Q235焊接试件为试验材料,拾取焊缝纵向和横向磁记忆信号分布,与同步X射线检测结果进行对比得出:在宏观损伤时满足传统的磁记忆检测判据,即切向分量Hp(x)具有极大值,法向分量Hp(y)过零值;而在隐性损伤时并没有出现传统判据特征,说明Hp(x)与Hp(y)并不能准确地判断隐性损伤状态和程度。为此引入正交矢量合成梯度比Kr,可以较为敏感地反映隐性损伤状态,但敏感性同时带来局部振荡波动性,造成对隐性损伤后续发展状态的磁记忆定量预测困难。因此,在无偏灰色预测理论和马尔科夫链的基础上,结合模糊隶属函数建立模糊加权马尔科夫链磁记忆定量预测模型,验证结果表明:无偏灰色理论结合模糊加权马尔科夫链后的定量预测模型,其最大相对误差从38.492 5%降到5.046 4%,为实际工程中焊缝隐性损伤未来发展状态的定量预测与维修策略选择提供了新的思路。

SUS304奥氏体不锈钢板点焊接头的超声成像分析

利用超声波水浸聚焦入射法对1 mm厚的SUS304奥氏体不锈钢板点焊接头进行超声C扫描成像检测.分析了不同焊接工艺参数下的C扫描图像特征,甄别了飞溅、焊穿等典型焊接缺陷,并提取其对应的A扫描信号.基于C扫描图像对焊核直径进行了测量,并与焊核切口端面尺寸进行了比较.结果表明,基于超声波水浸聚焦入射法得到的C扫描图像,能有效观测焊核内部形貌特征.焊接电流超过8 k A,电极力小于2 700 N时,超声波C扫描图像中清晰反映出飞溅、焊穿等缺陷,其对应区域的A扫描信号与正常熔核区波形特征有明显差异;借助超声C扫描图像测得的焊核直径为4.39~5.25 mm.

TP304H/SA213T22异种钢焊口的状态检测与寿命评估

综合应用各种方法对TP304H/SA213T22高温再热器异种钢焊口进行了状态检测与寿命评估,结果认为取样管异种钢焊口已至寿命末期。据此该厂于2004年4月大修中有计划地对高温再热器管的异种钢焊口进行了全面改造,将此焊口安排到炉顶温度较低的部位,避免了泄漏发生后的大面积换管。

硝基胍发射药的微观力学性能研究

为了研究硝基胍(NQ)发射药力学性能较差的原因,采用原子力显微镜(AFM)的接触模式和轻敲模式,获得了NQ预浸润法和一次性胶化法制备的NQ发射药样品内切面的形貌、相位和摩擦力信号图片,同时对NQ预浸润法制成的发射药样品进行了力谱分析。用扫描电镜(SEM)得到了NQ预浸润法制备的NQ发射药样品的脆断面照片。通过热机械分析仪(TMA)测定了组成NQ发射药各组分的线胀系数。在各测试结果分析对比的基础上,得出结论:NQ发射药各微结构的晶粒缺陷及其温度依赖性是造成发射药力学性能较差的主要原因,在制备过程中尽可能消除这2个不利因素可以提高其力学性能。

TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN CVD多层涂层硬质合金的氧化行为

采用高温化学气相沉积(HT-CVD)和中温化学气相沉积(MT-CVD)相结合的复合化学气相沉积新技术在硬质合金基体WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-6%Co上分别沉积TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiN涂层,制备TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金。通过氧化实验,X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计等手段研究TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金的氧化行为。结果表明,涂层后硬质合金的抗氧化性能明显提高,Al2O3的加入能进一步提高CVD多层涂层硬质合金的抗氧化性能,并使涂层硬质合金表现出独特的氧化行为。Al2O3涂层的抗氧化机理为Al2O3具有良好的高温化学稳定性,能起到很好的隔热和阻碍氧扩散的作用。

基于尺度效应的微细薄板本构模型的建立

为了研究厚度对微细板料成形性能的影响,采用厚度分别为0.1、0.2,0.3,0.4,0.5 mm和1 mm的AISI 304不锈钢薄板进行单向拉伸实验.实验结果表明,当板料厚度小于1 mm时,材料的流动应力随着试样厚度的增大而增大,表现出比较明显的尺度效应.在拉伸实验的基础上,将板料厚度因子引入Swift模型,建立了基于尺度效应的微细薄板的本构模型.该模型的计算结果和实验数据吻合较好.

单发末修子母弹对机场跑道毁伤能力的评价指标

根据末修子母弹的工作原理及其对机场跑道的毁伤效果,定义了有效毁伤长度的概念,并以此为基础给出了单发末修子母弹对机场跑道毁伤能力的评价指标。该指标的提出对于末修子母弹总体方案设计及系统效能优化具有重要的参考价值。

基于摄动理论的纵向弹道修正方法改进

舵机纵向修正能力随启控时刻的推后通常有先逐渐增大后逐渐减小的变化趋势。为提高纵向修正能力,从理论上分析了纵向修正能力变化趋势的形成原因,推导了基于摄动理论的纵向修正作用判别因子,并提出了以该判别因子为基础的纵向弹道修正改进方法。该方法通过在判别因子为正时设置常规的舵控相位,判别因子为负时设置与常规相反的舵控相位,使舵机在整个弹道上的修正作用不出现矛盾,从而扩展纵向修正时间、提高纵向修正能力。以装配固定鸭舵式二维修正引信的某型制导迫击炮弹为例进行了仿真,结果表明,该方法可将各射角的舵机纵向修正能力提高0～252%。通过蒙特卡洛模拟打靶验证了该方法应用于制导控制的可行性与有效性。

平面夹层炸药对射流干扰的数值模拟

采用三维有限元程序（LS-DYNA）模拟了射流以不同入射角侵彻装有平面夹层炸药的靶板过程，并和无平面夹层炸药情况进行了对比分析，发现平面夹层炸药爆炸后，运动的面板和背板对射流有严重的干扰和切割效应，使射流偏转、弯曲、着靶点分散，导致侵彻能力下降。对于垂直侵彻，干扰不明显。对于斜侵彻情况，平面夹层炸药结构使射流的侵彻能力下降约58％～75％，干扰程度随入射角的增大而呈递增趋势。

D815树脂吸附钒的性能及动力学研究

实验研究了钒溶液在D815树脂上的吸附行为,并从热力学和动力学两个方面对吸附过程进行了分析。结果表明:在温度为30℃,pH为2.20,五氧化二钒初始浓度为15.0 g/L条件下,树脂的饱和吸附容量达到最大值520 mg/g;在钒溶液流速为0.1 mL.min-1.g-1条件下,吸附经过2 h左右达到穿透点,50 h左右达到饱和点。吸附过程遵循Langmuir等温吸附模型,测得吸附热力学参数ΔH=23.15 kJ/mol,ΔS=110.37 kJ.mol-1.K-1,ΔG=-9.74 kJ/mol,表明D815树脂对钒的吸附为一自发、吸热、熵增加的过程。动力学研究表明吸附交换速率主要受颗粒扩散控制,反应级数为拟二级,反应活化能为19.46 kJ/mol。