船闸深孔反弧门实时在线监测技术应用研究

针对船闸输水系统工作反弧门长期在深孔动水条件下频繁启闭,给船闸安全运行造成安全隐患,提出一种深孔反弧门实时在线监测技术方案。为掌握深孔反弧门运行情况,将已密封好的应变及倾角等传感器布置在闸门上,再利用钢丝网架胶管将采集信号输送至在线监测系统。监测系统实时进行反弧门在线监测与数据显示,并实时分析结构应力、运行姿态及启闭力,根据分析结果,给出不同等级报警信息及相应的处置建议,提示运行操作人员对反弧门采取对应措施。对广西大藤峡水利枢纽船闸反弧门实施实时在线监测,测试数据表明实施的反弧门实时在线监测系统是可靠稳定的,证明将实时在线监测技术应用于深孔且动水频繁启闭的闸门是可行的。

磁电弹性材料中圆弧形裂纹的反平面断裂问题

利用广义复变函数理论和保角映射技术,研究磁电弹性复合材料中圆弧形裂纹在无穷远处受到沿磁电极化方向的磁/电载荷和反平面机械载荷的共同作用下的反平面问题,给出应力场及位移场的精确解析解,并获得在磁电全非渗透及全渗透边界条件下圆弧裂纹尖端场强度因子和能量释放率的解析解。基于数值解进行数值分析,由数值结果表明:控制圆弧形裂纹半弦长与弓高比值的减少,可以提高材料的可靠性能;在两种边界条件下,机械载荷的不断增加最终会促进裂纹的扩展;在磁电全渗透边界条件下,裂纹扩展不受磁/电载荷的影响,但与材料常数和机械载荷的大小水平有关;在磁电全非渗透边界条件下,正(负)磁/电载荷的增加会阻碍裂纹扩展。

CrN涂层制备中氮气比例对耐磨抗黏附性能的影响

采用多弧离子镀技术在38CrMoAl样片表面制备CrN涂层,利用扫描电子显微镜、纳米压痕仪、摩擦磨损试验机、X射线衍射仪及接触角测量仪,研究了氮气比例对CrN涂层耐磨抗黏性能的影响。结果表明,随着氮气比例的增加,CrN涂层由Cr、Cr_(2)N和CrN的混合相向CrN单相转变;CrN涂层磨损率远低于基体磨损率,CrN⁃65涂层的磨损率最低仅为1.01×10^(-6)mm^(3)/(N·m),低于基体磨损率一个数量级。所有CrN涂层表面均表现出疏水性;聚碳酸酯(PC)熔体高温接触角试验中,CrN⁃15涂层与PC熔体的高温接触角最高为110.8°,高于基体的102.2°;经过低温退火处理后,所有表面与PC熔体的高温接触角均降低,但是CrN⁃15涂层退火后仍能保持最高的高温接触角(102.9°),明显高于退火后基体的高温接触角(85.3°),表现出最佳的抗黏附性能。CrN⁃15涂层表现出较好的耐磨性和抗黏附性,综合性能较好,为CrN涂层在塑料加工螺杆和注塑模具表面应用提供一定的技术支撑。

光伏系统串联型直流电弧检测技术研究

搭建光伏系统串联型电弧实验平台,采集不同环境下50组电弧数据,提取出频域及小波域的能量特征与熵特征,绘制特征的分布情况。通过引入区分度对18种特征进行区分能力评价,评价结果表明,10~30 kHz频谱能量对电弧的区分能力最佳,对电弧状态与正常状态的区分度达到98.49%。研究逆变器启动、太阳辐照度变化及不同环境对特征的影响,分析10~30 kHz频谱能量在光伏系统中的抗扰能力。制作串联型电弧检测装置并提出其阈值的设定及推广方法,装置在多次实验中均可准确检测并迅速熄灭电弧,且在抗扰性实验中未发生误动作,动作时间可达到41 ms。

微弧氧化对金属植入物抗菌和抗炎能力的调节效应

背景:微弧氧化技术能够有效地将生物活性元素掺杂到金属表面,提高生物医用金属材料的抗菌性能和抗炎性能,因此该技术已成为生物医用材料的研究热点之一。目的:重点介绍微弧氧化技术及其与其他表面改性技术联合应用制备植入物表面涂层的抗菌性能和抗炎性能。方法:以“微弧氧化,抗炎性能,抗菌性能,金属植入物”为中文检索词检索中国知网和万方数据库,以“micro-arc oxidation、antibacterial properties,anti-inflammatory properties,metal implants”为英文检索词检索PubMed数据库,检索时间范围为1996年1月至2022年12月,根据纳入和排除标准初筛后,最后保留89篇文献进行归纳总结。结果与结论:微弧氧化陶瓷层提高了钛、镁等合金的抗菌性能和抗炎性能,联合其他表面改性技术有效解决了孔隙对合金表面性能的影响,进一步提高了氧化膜的生物学性能,在骨科和牙科等领域有着广泛的应用前景。目前研究多局限于金属涂层,而且大部分研究集中在银、铜等具有良好抗菌性能的金属元素,仅有少数研究提到氧化石墨烯、羟基磷灰石和壳聚糖等非金属涂层,未来可以对无机物涂层和高分子涂层进行广泛研究,也可采取更多种不同生物活性元素的组合来提高抗菌性能。目前微弧氧化技术所制备的植入体涂层炎症研究多局限于免疫系统,且集中在巨噬细胞,而其对于中性粒细胞、血小板等的研究稀缺,未来需联合应用多种先进技术手段探究微弧氧化涂层对其他免疫细胞和炎症细胞的具体影响。

MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层的制备和摩擦学行为研究

目的采用两步法在铝合金表面制备MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层,并考察其摩擦磨损行为特点。方法通过微弧氧化(MAO)技术和原位水热法在7075铝合金表面构筑MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和Raman光谱对膜层的微观形貌和组成进行表征。利用摩擦试验机测试试样的摩擦性能,并通过三维轮廓仪分析磨痕形貌。结果MAO膜层主要由Al_(2)O_(3)构成,含有少量SiO_(2),表面为典型的多孔结构,存在大量微孔,粗糙度较大。MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层中的MoS_(2)颗粒较均匀地填充在MAO微孔中,并覆盖在凹陷内,使得表面平整光滑而致密。摩擦测试结果表明,MAO涂层能够提高基体的承载能力,但其摩擦因数较大,波动较大。MoS_(2)膜层为MAO提供了良好的润滑改性作用,使其摩擦因数减小。结论MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层能够显著提高基体的摩擦磨损性能。在低载荷下,MAO硬质涂层起着很好的承载作用,MoS_(2)颗粒层起着润滑减磨作用,使摩擦因数始终较低且平稳;在高载荷下,MAO层表面的微凸体在应力作用下破碎,硬质磨粒和MoS_(2)颗粒分布在磨损面,部分被挤出磨痕区,导致摩擦因数不断增大。

OH-/F-比与SiO_(3)^(2-)的关系对铝合金微弧氧化膜层的影响

目的探明不同氢氧化钠/氟化钾质量之比与硅酸钠浓度的关系对A356铝合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响机制,寻找电解液中电解质之间的配比需求。方法利用SEM、EPMA、XRD分析所制得膜层的微观结构、元素分布及物相组成,并通过动电位极化曲线及电化学阻抗谱(EIS)研究膜层的电化学耐蚀性和腐蚀行为。结果当电解液中NaOH/KF之比(均为质量比)为0∶1、1∶2和2∶1时,均无法形成表观质量良好的微弧氧化膜层。而将NaOH/KF之比调整为1∶1时,便在基体表面得到了覆盖完整、均匀连续、光滑平整的膜层。但因此时电解液中主成膜剂Na_(2)SiO_(3)的不足,致使所获膜层与NaOH/KF之比为1∶0时相较而言,膜层表面的微孔尺寸增大,大尺寸的微孔个数也增加,在一定程度上削弱了膜层的抗腐蚀能力。继而保持NaOH/KF之比为1∶1但将主成膜剂Na_(2)SiO_(3)的浓度翻倍后,所制得膜层表面缺陷减少,厚度增加,致密度得到改善,膜层中α-Al_(2)O_(3)、γ-Al_(2)O_(3)、Mullite及AlF_(3)等优质耐蚀物相的含量也明显增多,进而提高了膜层在酸性腐蚀介质和中性Na Cl腐蚀介质中的耐蚀性。结论在硅酸盐电解液中,NaOH和KF都是微弧氧化成膜过程中的重要组分。NaOH促使A356铝合金基体表面形成充分的钝化膜,并显著提高了溶液的电导率,为微弧氧化反应的击穿发生创造了先决条件。KF可增进微弧氧化击穿发生后的放电效应,引发更多的放电火花产生,提高膜层的生长速率,加快成膜物质的沉积速率。NaOH与KF浓度相近,且二者浓度均小于Na_(2)SiO_(3)浓度时,SiO_(3)^(2-)、OH^(-)、F-三者之间交互作用对提高膜层的耐蚀性最为显著。

杭州电竞中心基础及地下室设计

杭州电竞中心项目采用桩基、筏板基础等多种基础形式,采用YJK软件进行多种基础形式之间的沉降差计算,并提出多种基础形式运用于同一建筑物时的加强措施。对于三面覆土、一面开敞地下室的不平衡水、土压力问题,利用桩基抵抗不平衡水、土压力,并提出相应的加强措施。将抗拔桩、无粘结预应力抗浮锚杆以及排水泄压多种抗浮技术应用于本工程,基于连通器原理的排水泄压主动抗浮技术的应用,大大减少抗浮锚杆的数量,获得了良好的经济效应;对于工程中多向框架梁与斜柱的连接节点,采用圆形柱帽有效约束各个方向相交的框架梁,并采用ABAQUS进行了有限元分析来模拟其受力性能,证明连接节点的可靠性。最后介绍了下沉庭院大跨度无柱弧形楼梯的设计,并对其进行舒适度验算,结果满足规范要求。

微观定向骨架结构Cu-W复合材料触头的抗动熔焊性能

触头闭合过程中回跳电弧的侵蚀会增加触头熔焊概率,甚至严重缩短接触器的使用寿命。为设计新型性能优良电接触材料,提高触头抗熔焊性能,首先设计了四边形、六边形、菱形十二面体3种微观定向骨架结构的Cu-W复合材料触头。然后基于磁流体动力学模型考虑电弧与阳极的能量传递建立了3维触头熔池模型,研究了触头阳极受电弧热力侵蚀过程,分析了触头表面的温度分布、熔池形貌,并进行了熔焊力预计。结果显示:微观定向骨架结构Cu-W复合材料触头受电弧侵蚀后,温度更低,形成的熔池体积更小,触头形变更小,与无序分布Cu-W复合材料触头相比展现出更好的抗电弧侵蚀能力。仿真与实验均表明,微观定向W骨架结构能够提升触头的导电、导热性能,降低强度,从而增强Cu-W复合材料触头的抗动熔焊性能。

电弧闪爆对织物厚度和拉伸强度的影响

为探究电弧燃爆对防电弧织物物理性能的影响,采用织物测厚仪和万能材料试验机对3种防电弧织物在不同入射能量电弧闪爆过程中引起织物厚度和拉伸强度性能变化的规律进行研究。结果表明:防电弧织物的厚度在较低入射能量条件下,织物的厚度增加不明显;在较高入射能量条件下,织物厚度增加明显,形成厚度增加的主要原因是织物纤维碳化膨胀。织物拉伸强度随着电弧闪爆入射能量增大而逐渐下降,拉伸强度变化率则呈先小后大再变小再变大的波浪式趋势。

水-热-力耦合作用下寒区弧底梯形渠道结构优化设计

为合理优化设计寒区弧底梯形渠道的形体结构,基于冻土水热力三场耦合及冻土-衬砌相互作用的渠道冻胀数值模型,结合分层序列法将渠道断面水力参数最优解集作为变量空间,以衬砌结构的强度、刚度及几何构造为约束条件,以衬砌适应冻胀变形能力为目标函数,建立寒区弧底梯形渠道水力-抗冻胀双优数学模型。随后对寒区各类典型渠道工程进行双优结构标准化设计,得到弧底梯形渠道在不同负温、地下水埋深、土质、断面规模下的双优边坡系数、实佳比及衬砌厚度的标准参数,供工程设计参考。研究结果表明:双优结构尺寸参数均随地下水埋深的增大而减小、随基土冻胀率的增大而增大、随冬季负温的降低而增大、随断面规模的增大而增大。以新疆某渠道工程为例,优化后的断面实佳比为1.02,较原设计值增大1.8%;最大法向冻胀量为2.52 cm,较原设计值增大20.0%;最大拉应力为0.95 MPa,较原设计值减小60.4%;衬砌整体柔度为305.47 cm/MPa,较原设计值增大42.3%,水力性能及抗冻胀性能均达到最优。

电弧喷涂碳纤维增强铝基耐蚀减磨复合涂层研究

目的制备耐蚀减磨性能优异的碳纤维增强铝基复合涂层。方法利用粉芯丝材技术制备碳纤维增强铝基复合粉芯丝材,再利用电弧喷涂技术将制备的复合粉芯丝材制备成复合涂层。对铝基涂层使用SEM、XRD进行微观形貌、物化性能检测,使用摩擦磨损试验机、电化学工作站、中性盐雾试验机等对涂层的摩擦学、耐腐蚀性能等进行检测,综合评价在涂层体系中添加碳纤维对铝基涂层性能的影响。结果添加碳纤维的铝基复合涂层相较于纯Al涂层,其摩擦学性能得到显著提升,摩擦系数由纯Al涂层的~0.4下降至~0.2,磨损率由纯Al涂层的~2.0×10^(-3)mm^(3)/(N·m)下降至~8×10^(-4)mm^(3)/(N·m),相关指标均下降了50%以上。同时,利用扫描电子显微镜观察涂层表面的磨痕及对磨副的划痕,并分析了铝基涂层的磨损机理,结果表明,Al/CFs复合涂层主要以磨粒磨损为主导机制,而纯Al涂层则以粘着磨损为主导机制。通过电化学工作站测试涂层的动电位极化曲线和Bode曲线分析涂层发生腐蚀的趋势,其电化学结果表明,添加碳纤维后不显著影响铝基涂层的耐腐蚀性能。进一步中性盐雾试验结果表明,中性盐雾试验720 h后,铝基涂层均未出现明显的腐蚀产物,涂层展现了优异的耐腐蚀性能。结论利用粉芯丝材技术和电弧喷涂技术可以制备碳纤维增强铝基复合粉芯丝材及其涂层,在不影响原有铝涂层耐腐蚀性能的前提下,添加碳纤维可显著降低复合涂层的摩擦系数和磨损率,使涂层具有耐蚀减磨性能,可拓展铝基涂层在耐蚀减磨领域中的应用。

防飞溅剂对焊接过程的影响分析

针对焊接防飞溅剂在实际应用中可能出现的使用过量或局部累积现象进行了表面堆焊试验研究,分析不同类型、累积量的防飞溅剂在焊接过程中的状态变化及其对焊接过程中熔池流动性、电弧稳定性以及焊缝成形的影响。结果表明,油基防飞溅剂累积量一旦大于0.045 mL/cm^(2),便会有部分防飞溅剂进入熔池,从而降低熔池的流动性,导致焊丝液态熔敷金属堆积在电弧的后方,同时防飞溅剂会与电弧直接接触。水基防飞溅剂在电弧高温和压力的作用下会向前推进并迅速挥发,即使累积量为0.227 mL/cm^(2)仍不会进入熔池,因此并不会影响熔池的流动性。水基防飞溅剂对应的电弧稳定性明显优于油基防飞溅剂,特别是当累积量小于等于0.09 mL/cm^(2)时,这种差距最为明显。两类防飞溅剂作用下,焊缝整体成形基本一致,仅焊缝熔深较无防飞溅剂的降低约0.5 mm,而焊缝余高和熔宽并无明显变化。

螺旋埋弧焊管聚乙烯防腐材料消耗影响因素分析及控制

针对螺旋埋弧焊管3PE防腐生产中焊缝处聚乙烯厚度控制困难,从而造成聚乙烯材料消耗大的问题。从螺旋埋弧焊管3PE聚乙烯原料、焊缝形貌、涂敷工艺等方面开展了分析,总结出焊缝处聚乙烯消耗大的原因,并提出降低材耗的控制措施,为螺旋埋弧焊管生产企业降低管材的防腐成本提供参考。

孤岛型边角煤柱工作面反弧形覆岩结构诱冲机理及其控制

为有效控制边角煤柱回收过程的冲击矿压灾害,根据三侧采空的孤岛型边角煤柱特点,采用理论分析和数值模拟方法,分析了上覆岩层结构特征及诱冲机理及其控制措施。研究得出:三侧采空的孤岛型边角煤柱工作面具有"T"形与"г"形结构组成的反弧形覆岩结构,该结构使煤柱形成一环绕工作面的反弧形高应力和弹性能积聚区;回采过程中,"г"形悬顶的周期性运动导致反弧形覆岩结构处于动态变化过程,动静应力综合作用对煤体稳定状态造成影响,是诱发冲击矿压的主要原因;提出了对沿空巷道实体煤侧实施卸压弱化、对窄煤柱侧实施支护强化的非对称控制对策,降低反弧形覆岩结构的影响,控制冲击危险。

泄洪洞反弧末端掺气减蚀研究

对高水头、大单宽流量、低佛氏数、小底坡长明流泄洪洞,在反弧段末端采用常规的掺气坎往往难以取得理想的掺气效果,同时,反弧段下游边墙易出现空蚀破坏。本文在大比尺模型试验的基础上,提出了竖向、纵向及横向三维均连续变化的新型掺气坎,并对比分析了掺气坎三维体型的变化对掺气特性的影响。试验表明,空间三维连续变动的V型坎能使挑射水流形成连续变化的空腔长度,较二维掺气坎在上述特点的泄洪洞中能形成稳定的空腔形态、减小空腔回水并提高挟气量。试验同时表明,泄洪洞反弧末端掺气坎后空腔段水流动水压强小、水流空化数低,容易出现空化;同时,反弧段下游水流表面自掺气尚不够充分,底部强迫掺气尚未充分扩散,致使反弧段下游附近边墙存在较大范围的掺气盲区,从而容易导致反弧段下游边墙的空蚀破坏。

泄洪洞反弧连接段水流特性的三维数值分析

利用商用软件FLUENT,对具有自由表面的泄洪洞反弧连接段水流进行了三维数值模拟。采用k-ε湍流模型描述水流的湍流流动,自由表面采用VOF方法处理。详细研究了反弧段速度、压力、壁面剪应力的变化规律及水流的空化特性,分析了不同反弧半径和反弧圆心角对反弧段及其下游水力特性的影响,研究结果对体型优化有指导作用。

泄洪洞侧墙的人工强迫掺气减蚀研究

采用常见的底部掺气设施时,反弧段下游附近边墙仍存在较大范围的掺气盲区,从而反弧段下游边墙容易产生空蚀破坏。利用反弧段上游掺气坎空腔进行人工强迫通气的试验表明,增加反弧段前掺气坎的掺气能力,虽能一定程度减小反弧段下游边墙的清水区范围,但难以将其完全消除。反弧段下游边墙清水区直接强迫通气的试验表明,通过边墙通气孔进入水流的气体扩散范围很小,且由于沿边墙高度各点动水压力不一样,很难保障沿边墙高度掺气的均匀性;同时,强迫通气所需的动力设备功率很大。因此,在实际工程中采用人工强迫通气减免反弧段下游侧墙的空蚀难度很大。

氩弧熔覆Ni60A耐磨层在农机刀具上的应用

针对农机刀具对耐磨性要求高的特点,研究了氩弧熔覆自熔性合金熔覆层在农机刀具上的应用。试验以氩弧为热源,采用预置法在Q 235钢基体上制备了N i60A合金熔覆层,用金相显微镜、硬度计、磨损实验机等测试了熔覆层的结合状况、组织结构和性能。对熔覆层组织结构、形成原因以及熔覆层的耐磨机理进行了分析。金相分析表明熔覆层组织主要由树枝晶构成且熔覆层与基体间为冶金结合。磨损试验表明熔覆层耐磨性比常规淬火回火处理的65M n钢有所提高。田间试验表明氩弧熔覆N i60A自熔性合金熔覆层可用于农机刀具的制造和再制造。

钢桥面二次雾化电弧喷涂防腐蚀设备和技术的研究

针对钢桥面使用寿命短、维修周期短、维修费用高特点 ,从钢桥面防腐蚀方面着手 ,研究应用于钢桥面的大功率二次雾化电弧喷涂防腐蚀设备和技术 .设计拉法尔一次和扁平扇形二次喷嘴的二次电弧喷涂设备 ,采用无尘自动喷砂、电弧喷锌和喷涂粘结型封闭剂工艺的防腐蚀工艺技术 ,制造自动喷涂施工工装对钢桥面进行长效防腐蚀施工 ,为提高路面铺装层使用寿命提供保障 .