考虑蠕变三阶段的哈氏合金X蠕变-疲劳裂纹扩展模拟

结合应变硬化定律和连续损伤力学,提出了一种考虑蠕变3阶段的本构模型,对650℃下的哈氏合金X的CT试样进行了裂纹扩展有限元模拟分析.对比分析了不同蠕变阶段对纯蠕变裂纹扩展的影响,使用考虑蠕变3个阶段的本构模型进行了蠕变-疲劳裂纹扩展模拟,讨论了载荷幅值、载荷比和保载时间对裂纹扩展速率的影响,并分析了每种载荷条件对裂纹扩展期间损伤积累的贡献.结果表明:纯蠕变裂纹扩展模拟结果中,考虑所有蠕变阶段的本构模型计算结果与实验结果一致性最高.载荷从5 kN增加到7 kN,考虑蠕变第Ⅰ、Ⅱ阶段的裂纹扩展速率平均预测差异由0.57增至0.61,考虑蠕变第Ⅱ阶段和考虑蠕变第Ⅱ、Ⅲ阶段分别由0.67减至0.64、由0.16减至0.07.蠕变-疲劳裂纹扩展模拟结果显示,随着载荷幅值从5 kN增大至7 kN,载荷比从0.01增至0.50,裂纹扩展速率前者增大、后者减小,da/dt-C t,avg曲线斜率基本不变,同时蠕变损伤占比增大,疲劳和交互损伤占比减小,各加载情况结果的蠕变损伤均占主导,其次为交互损伤,疲劳损伤占比最小.随保载时间从1 s增加到1800 s,循环相关的裂纹扩展速率增大,时间相关的扩展速率减小,da/dt-C t,avg曲线斜率增大,蠕变损伤增大,疲劳损伤减小,交互损伤先增后减,保载时间为10 s时各损伤占比近似相等,保载时间为1 s时疲劳损伤为83%,保载时间为600 s时蠕变损伤为96%.

我国边境地区“海港-互市-加工”发展模式研究

习近平总书记在第十七届中国—东盟博览会和中国—东盟商务与投资峰会开幕式中提出了“推进边民互市贸易进口商品落地加工”指示要求。按照国务院《关于边境贸易有关问题的通知》、海关总署和外经贸部《关于边民互市贸易管理办法的通知》文件要求,边境地区边民在我国陆路边境20 km以内,经政府批准的开放点或指定的集市上、在不超过规定的金额8000元/d范围内(免关税和进口环节税)进行的商品交换活动,海上互市不仅解决原来互市进口原料通道单一问题,可向东盟十国选购原料,保证原料价格优惠、货源稳定;还可通过海运大幅降低进口原料物流成本,有利于发展边民互市商品落地加工项目。以北部湾港东兴港点为例,梳理以海运方式为支撑的互市贸易和落地加工的港产联动发展需求,分析东兴市港口发展现状和建港条件,结合北部湾港空间总体布局特点,提出东兴港点的选址方案,为促进中国—东盟合作升级、打造“海港-互市-加工”三位一体的边民互市商品落地加工产业集群提供了技术参考。

多信息融合特征下的发动机故障自动化诊断研究

发动机工作过程的复杂性以及其故障诊断信息的繁杂性使得单一传感器难以较好识别与诊断故障问题。故研究对数据层、特征层以及诊断层进行多信息融合,并基于最大信息特征和主成分分析提出诊断模型。实验结果表明,模型对不同故障类型的数据提取偏差值低于5%,且其误差性能(<0.06%)和测试精度明显优于其他对比算法。多信息融合特征诊断算法能有效对发动机设备进行故障诊断,并提供新维修思路。

基于CSSA-F-SVM模型的矿用卡车发动机智能故障诊断

针对矿用卡车发动机小样本故障数据导致诊断精度不足的问题,提出了一种基于改进的麻雀搜索算法优化基于凸半径边缘的SVM模型(F-SVM)的矿用卡车发动机智能故障诊断方法。首先,针对麻雀搜索算法中全局搜索能力不足的问题引入链式搜索策略。其次,遵循位置最优原则,对加入者位置更新进行改进,以提高其收敛性能。最后,使用改进后的麻雀算法对F-SVM的核参数g和惩罚因子C进行寻优,进而构建矿用卡车发动机故障诊断模型。实验结果表明,本文CSSA-F-SVM模型方法的预测准确度更高,分别较传统SVM和F-SVM模型提高了21.5%和4.1%。该模型能够较好地实现矿用卡车发动机常见故障的诊断,适用于小样本数据的故障预测,可为矿山机械设备的智能故障诊断提供参考。

海上风电倾斜螺旋群桩基础适用性分析

根据实际工程数据,通过有限元软件进行倾斜螺旋群桩基础与传统高桩承台群桩的设计与选型,并对二者在多种荷载工况的承载特性进行定量对比分析。结果表明:在承载性能方面,螺旋群桩基础竖向承载性能以及抗侧刚度都明显优于普通群桩,在相同的荷载情况下,结构位移和变形都相对很小;从经济指标来看,相同用钢量下,螺旋桩高桩承台基础倾斜率和沉降变形均能满足设计要求,而普通桩高桩承台基础均无法满足,若要满足使用要求需要付出更大的代价,综合经济和工程性能考虑,倾斜螺旋群桩基础是更理想的选择。

ZnO纳米结构薄膜的构建及气敏传感性能研究

针对ZnO气敏传感器灵敏度较低和响应恢复时间长的问题,采用磁控溅射法,通过调控生长条件,构建了具有纳米结构的ZnO薄膜,研究了不同生长条件下ZnO纳米结构薄膜的形貌、结晶取向及其气敏传感性能。结果表明:高生长速度和高温条件下容易生长为柱状晶体且具有(103)晶面择优取向结构的薄膜,其对乙醇的灵敏度较好,达到81.7。

新型10 MW浮式风机平台水动力性能分析

针对10 MW级新型浮式风机平台,基于三维势流理论,采用水动力计算软件AQWA,建立多种具有不同中柱直径、浮筒直径、浮筒至中轴线距离的模型,通过频域分析得到不同参数下平台的运动幅值响应算子(RAO)、附加质量、辐射阻尼等水动力参数,分析不同结构参数对浮式平台水动力性能的影响规律。研究发现,中柱直径对垂荡和纵摇RAO、附加质量、辐射阻尼有较大影响。随浮筒直径增加垂荡RAO峰值的固有周期向左偏移,纵摇附加质量随着浮筒直径增加而增大。浮筒至中柱中心距离变化对纵摇性能影响较大,纵摇附加质量随着浮筒至中柱中心距离的增大而递增。

沿海港口围填海要素制约问题分析及应对措施

全球吞吐量前100名港口中有83个位于沿海地区,沿海港口作为我国重要的交通基础设施,地位重要、不可替代。考虑到我国沿海地区的资源禀赋条件,适宜建港的天然优良海岸线资源稀缺,大部分港口需要通过工程手段弥补水深、泥沙淤积、风浪掩护的不足,通过正常用海和必要围填海形成深水岸线资源,是保障沿海港口建设发展的基本规律和必然要求。目前,在《国务院关于加强滨海湿地保护严格管控围填海的通知》发布后,港口围填海实行“一刀切”,直接导致了港口规划环评要求全部取消新增围填海,围填海历史遗留问题处理极其缓慢,沿海港口新建项目基本停滞等诸多问题,港口建设与发展已呈现出“停摆”的征兆,亟待重点关注并研究应对措施。

柴油机DPF孔道内积碳层的运动及分布特性

为研究积碳层对柴油机颗粒捕集器(DPF)堵塞失效的影响,采用连续流体介质与固体颗粒层离散元耦合的方法,结合DPF可视化试验加以验证,研究DPF孔道内不同形状、尺寸和厚度的积碳层运动以及分布.结果表明:积碳层表面积越大,发生拥塞的位置越靠近孔道后段;圆形轮廓的积碳层易于相互堆叠,三角形轮廓的积碳层拥塞段会集中于孔道中段,正方形轮廓的积碳层拥塞段的结构较为稳定.积碳层长度与DPF进口孔径比例为0.5时,拥塞段的密度与长度会明显增加,但是拥塞段的稳定性会降低.随着积碳层厚度增加,拥塞段的位置会靠近孔道前段.

关于泊位通过能力失真的原因剖析及合理评估泊位服务水平的建议

沿海港口是我国交通市场化程度最高的领域,码头能力水平与市场经济运行息息相关。目前,沿海港口部分泊位实际完成货物吞吐量远超泊位通过能力统计值,呈现“超负荷”运行现象,一方面反映出现行能力统计方式的不适应性;另一方面“超负荷”运行是否带来生产安全问题也值得关注。立足保障重要战略物资海运供应链稳定、安全,支撑打造大宗货物战略储备基地,提升民生物资应急调配能力等要求,详细梳理了泊位通过能力的规范设计算法和现行统计规则,针对“超负荷”运行现象,重点分析泊位通过能力统计失真的原因等,提出了利用“泊位利用率”指标表征泊位能力的建议。为合理认识和研判码头通过能力,把握我国沿海港口实时发展、真实动态,实现合理决策、科学管理提供技术参考。

新形势下我国港口集装箱运输系统优化研究

经过几十年的发展,我国基本形成了较为完善的集装箱运输系统,有力支撑了我国经济社会的发展和对外开放战略的实施。近年来,随着港口资源的一体化整合、新冠肺炎疫情的持续发酵以及全球经贸格局、双循环新发展格局的深入调整,我国集装箱运输系统也呈现一些新变化和新要求。本文梳理了我国集装箱运输系统现状,结合新形势下的新挑战和新要求,研究提出了未来完善和优化集装箱运输系统的方向和重点,以更好地支撑未来我国港口等相关规划的编制和集装箱运输系统的高质量发展。

原位测量软材料弹性模量的光学相干弹性成像方法研究

弹性波光学相干弹性成像是利用波速定量获得生物组织弹性模量的方法,在医学研究与疾病诊断的领域具有重要应用价值.目前利用瑞利波理论评估一定厚度软材料的弹性模量存在较大的测量误差.为了提高弹性模量测量的准确度,提出了一种基于瑞利-兰姆方程反求弹性模量参数的方法.根据瑞利-兰姆方程的数值解,在确定仿体厚度的情况下,匹配合适的激励频率测量并获得弹性模量,将原位测试的弹性模量与拉伸实验结果进行比较,发现相对误差在3%以内.通过双层仿体的频散实验发现,在匹配的激励频率下,原位测量的弹性模量与拉伸实验测量的弹性模量几乎一致,结果表明该方法在测量上层仿体时不受下层仿体的影响.通过真实猪皮组织测量,结果表明该方法可以适用于皮肤组织测量.本研究提出的原位软材料光学相干弹性测量方法可以为生物组织的弹性定量表征提供更准确的测试手段.

越流型单井系统含水层渗流传热规律研究

单井抽灌技术具有节约打井成本、盘活老井的经济优势,但由于存在热贯通问题,长期稳定的换热效率难以保证.而天然条件下的含水层多是由透水性较好的含水层和弱透水层组成的越流型结构,其中弱透水层由于具有低渗水性,可以有效地减缓含水层内的热贯通现象,对单井抽灌系统的可持续运行具有重要意义.鉴于弱透水层对越流型单井抽灌系统的取热效率有重要影响,同时越流型含水层的渗流规律尚不明确,因此有必要对其渗流传热规律进行研究.本文搭建了越流型单井抽灌系统室内渗流砂箱实验台,研究了弱透水层的存在对单井抽灌系统的传热特性以及含水层渗透性能的影响.结果表明,在边界补给充足的条件下,单井抽灌系统可以维持长期稳定的取热效率,4组不同抽灌流量工况下的稳定抽水温度分别为55.1℃、51.3℃、48.1℃、46.0℃,换热量分别稳定在0.93 kW、1.11 kW、1.18 kW、1.24 kW;含水层渗透系数随抽灌时间呈指数变化,抽水层渗透系数随抽水时间的增加而增大,而长时间回灌则降低了含水层的渗透性能,4组抽灌期的渗透系数分别减小27.0%、27.5%、28.1%、29.8%;根据实验结果得到了相对稳定时系统抽水温度的实验关联式以及含水层渗透系数的变化关系式.本文得到的研究结果可以为该类系统的后续研究提供一定的基础.

“沿海航道”定义内涵和空间范畴研究及相关建议

航道是支撑沿海港口发挥枢纽门户作用的重要配套基础设施,也是国家政府部门在规划、建设、养护等方面予以统筹支持的重要对象。随着我国国民经济和对外贸易的快速发展以及船舶大型化发展演变,我国沿海港口的航道建设规模也逐步提高,“沿海航道”称谓开始普遍使用,但其具体定义内涵、空间范畴划定标准等均未明确,进而也带来了行业管理方面的问题。详细梳理了沿海航道相关的规范定义,分析了沿海航道的发展历程,综合法律法规依据、各地实际管理情况等因素,提出“沿海航道”内涵定义与规划编制的建议,为深化认识和把握“沿海航道”空间范畴、科学制定沿海航道规划方案、支撑政府部门合理决策、科学管理等提供了技术参考。

基于机器学习的正庚烷燃料两阶段着火延迟时间预测

燃料着火延迟时间对燃烧过程和发动机性能至关重要.传统上对燃料着火时刻的试验测量和模拟计算代价昂贵,基于人工智能的神经网络技术有望解决这一难题.针对正庚烷两阶段着火延迟时间,本文采用深度机器学习算法进行特征提取和训练,利用遗传算法(GA)优化神经网络结构,结合粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法训练优化模型,实现了宽工况范围内(温度600~1200 K,压力1~5MPa,当量比0.3~3.0)正庚烷着火延迟时间的准确预测.研究结果表明:与一般神经网络模型相比,基于GA优化后的模型可以大幅提高相关系数,降低平均绝对误差;同时,PSO优化后的GA模型可将相关系数提升到0.9999,进一步减小平均绝对误差和均方误差.所提出的预测模型表现出很高的准确性和稳定性.该研究对于发动机湍流燃烧高效数值模拟具有重要参考价值.

锥形量热仪测试分层树叶样品燃烧性中的质量效应

本文研究具有分层特性的针阔叶树叶样品的燃烧性,侧重探讨样品质量对热释放速率的影响方式和机制.选取4种典型形状的树叶在不同质量和含水量条件下开展锥形量热仪测试,观测特定辐射热流作用下热释放速率峰值(PHRR)随样品参数设置的变化规律.结果表明,其中3种植物叶样PHRR随装载量的增加而下降,并在超过临界质量后基本持平,而另外一种叶样的变化则不明显;随着含水量减小,同等质量样品的PHRR有所提升.改变质量造成样品PHRR的变化可以归结为分层效应引起的热边界差异.样品质量增加,用于其表层升温的热流通量下降,这由同步检测的消光系数K值变化得到验证.树叶分布达到或超过3层后,其质量突破临界值,基本保证样品由热薄材料向热厚材料转变,其燃烧过程中热交换趋于稳定,热释放速率峰值基本不受样品质量影响.形成的认识对于建立分层树叶样品可燃性以及碳排放测试标准有现实意义.

基于FME软件的港口总体规划数据转换方法研究

原交通部于2006年印发《港口总体规划编制内容及文本格式》,明确了规划图纸的相关要求。港口总体规划图集是直观表现港口规划内容的手段,为满足港口总体规划图件绘制在“多规合一”新阶段下的要求,解决图集绘制中遇到的港口水域基础数据缺失、软件间数据转换等问题,提出基于FME软件的港口总体规划数据转换方法,利用FME将传统以AutoCAD为载体的港口规划数据准确无损地转换为GIS格式,以及将电子海图地理数据提取转化出来,使其弥补缺失的港口水域基础数据。经实际案例证明,基于FME的港口总体规划数据转换方法能满足港口总体规划图集绘制的新要求。

国际枢纽海港的战略内涵及评价指标体系研究

《国家综合立体交通网规划纲要》明确提出我国将着力推进11个国际枢纽海港建设的发展目标,由此为沿海港口的分层次优化发展提出了具体方向。作为更高层次的主要港口,国际枢纽海港肩负着提升我国对外开放水平和全球竞争力、引领区域综合立体交通网络和区域港口群高质量发展的重要使命。基于我国沿海港口的分层次发展特点以及国际枢纽海港提出的时代背景,研究提出国际枢纽海港建设的战略要求、具体内涵和相应的评价指标体系,有利于更好地指导、推动国际枢纽海港的分类特色发展。

进气增压对自由活塞内燃发电机性能影响

采用增压技术可以提高现有自由活塞内燃发电机功率密度.文中针对一台自由活塞内燃发电机,建立了其一维仿真模型并根据试验数据进行了校核.通过模拟增压方式研究了进排气压力、配气相位、进排气管几何尺寸等参数对其性能的影响.设计了电动增压方案并确定了匹配参数,依据此选型了一台电动压气机.研究结果表明:当进气压力超过0.18 Mpa时,自由活塞内燃发电机有效功率超过了10 kW,给气比需保持1.3左右,扫气效率接近90%.此时扫气口需提前约0.74 ms开启,进气管容积也需适当扩大以此来保证充足的进气量和良好的换气品质.匹配结果表明在额定运行频率时自由活塞内燃发电机流通特性线穿过压气机高效区,设计点工况压气机效率超过73%.

变螺距推进器设计与研究

本文提出了一种采用螺距变化方式实现侧向力输出的水下航行器推进器方案.该推进器内部有主推电机、螺距控制电机及齿轮组,螺距控制轴与推进主轴同轴安装,通过对电机转速进行控制可以周期性地改变桨叶的螺距角,从而实现侧向力输出.采用计算流体动力学(CFD)方法对该推进器的水动力特性进行了研究,结果表明:采用正弦曲线的规律控制螺距角变化可以产生稳定的侧向力,侧向力曲线在桨盘极坐标下为圆形;平均侧向力方向与螺距控制初始相位方向一致;在螺距角变化幅值为9°的情况下,产生的平均侧向力大小约为40 N.此外还仿真研究了侧向力、推力与螺距角变化幅值、转速的关系,结果表明:当螺距角变化采用正弦曲线时,推进器产生的平均侧向力与螺距角变化幅值及转速的平方成正比;而平均推力受螺距角变化幅值影响不大,与转速的平方成正比.将仿真结果应用于自主水下航行器(AUV)的动力学模型,验证装有此推进器的AUV的操纵情况.计算结果表明,当水下升潜和水平回转运动时,采用基于螺距控制的推进器可以实现良好的操纵效果.相较于传统的螺旋桨+舵的操纵方式,该方案结构简单、减少了电机数量、提升了AUV艉部空间利用率.与已有矢量推进方案相比,变螺距推进器具有结构简单、可靠性高、侧向力可控性好的优点.台架测试结果表明该变螺距原理能够实现桨叶螺距的周期调整,可用于实现AUV平台的矢量推进.