全海深潜水器载人舱球壳模型疲劳试验研究

载人舱球壳作为全海深载人潜水器最关键的部件,在潜水器下潜及上浮过程中需承受交变海水压力,对结构长期安全性来说是一个巨大的考验。为考核全海深载人潜水器载人舱球壳疲劳性能,本文首次对内径800mm的载人舱钛合金球壳缩比模型开展疲劳试验研究,分析疲劳载荷对球壳形状、焊缝残余应力、关键部位结构应力、缺陷萌生和扩展的影响,为全海深载人潜水器载人舱球壳的疲劳性能和结构安全性评估提供试验依据。

Shell粉煤气化制氨工艺中变换反应的分段研究

采用动力学方程式,针对某厂Shell粉煤加压气化工艺条件,设计了动力学模型,对变换反应的分段问题,特别是第一段反应器反应深度的控制问题进行了研究和讨论;考察了水/气、反应压力和床层热点温度对甲烷化副反应的影响。

强夯饱和砂土地基的有效加固深度计算方法

近年来,沿海经济和吹填技术发展迅速,围填海区域已形成大面积、大厚度的吹填饱和砂土地基,往往表现出易液化、承载力低的性质,给工程建设带来较大困难。强夯法是一种安全、经济的软弱地基加固方法,但由于饱和砂土地基强夯加固机制复杂,经验公式、数值仿真等方法难以反映客观情况或不便于现场应用,导致有效加固深度的工程设计缺少实用的方法。基于饱和砂土地基的加固机制,建立了考虑夯坑深度、压密壳深度、压密壳影响区深度的有效加固深度计算方法,有效加固深度的估算值与现场试夯检测情况较为吻合,说明本文提出的有效加固深度计算方法能够较为客观地反映饱和砂土地基强夯加固特征,具有较好的工程适用性和可靠性。

大厚度环肋圆柱壳三维应力分析方法研究

随着深海应用需求的不断发展,水下工程产品的耐压环肋圆柱壳结构呈现出大深度大厚度的新型结构特点。相比于传统意义的环肋圆柱壳,应力分析一般将其简化为二维应力状态,大厚度环肋圆柱壳的应力强度应进行三维应力分析。本文通过肋骨作用力函数等效假设,将环肋圆柱壳分解为圆柱壳梁环、肋骨腹板圆环和肋骨面板圆环组成的简化力学模型,基于弹性力学平面问题分析方法,提出一种大厚度环肋圆柱壳的三维应力分析方法,给出环肋圆柱壳的典型应力计算式。算例分析表明,本文方法计算值与数值仿真计算结果基本一致,具有较好的工程应用精度。

壳体约束对聚能射流破甲威力影响研究

为研究壳体约束对带壳聚能装药破甲威力的影响,应用AUTODYN-2D有限元分析软件对壳体密度、壳体厚度以及高分子衬层对聚能射流形成及破甲的影响进行了模拟研究,并进行了试验验证。结果表明:无壳装药加装金属壳体会使得部分射流的速度增大,当裸药柱的破甲水平较高时,部分射流速度的提高会使得预先设计的射流速度梯度发生变化,导致射流在中段出现堆积甚至断裂,使射流的破甲深度降低;密度越大的壳体对射流成型的影响越大,同时射流破甲深度的降低越大;当壳体材料一定时,壳体厚度的变化对射流破甲性能的影响较小,并且铝壳厚度为0.02倍装药直径时壳体对射流破甲性能的影响最小;在药柱和壳体之间加装低密度、低声速的聚乙烯衬层后射流的破甲深度提高了14%,可见聚乙烯衬层能够降低金属壳体对射流破甲性能的影响。

装填系数对破甲杀伤复合战斗部威力影响的数值模拟

为了提高破甲杀伤复合战斗部的毁伤威力,研究了装填系数对战斗部破甲和杀伤威力的影响。采用理论分析的方法,计算了战斗部装填系数从0.71增大到2.00时破片的成型和杀伤半径;采用非线性有限元软件LS DYNA,对比分析了战斗部装填系数为0.80、1.00、1.20、1.40和1.60时成型射流的破甲深度,得到了装填系数与破片杀伤半径、成型射流破甲深度的关系。结果表明,随着装填系数从0.71增大到1.86,杀伤半径从9.1m增大到10.2m;继续增加装填系数至2.00,杀伤半径不再增大;随着装填系数的增加,破片平均质量减小;装填系数从0.80增加到1.60过程中,破甲深度先减小后增大,最大破甲深度为143.30mm。

贝壳沙埋深度对杠柳幼苗生长及光合特性的影响

【目的】研究杠柳幼苗生长及光合特性对贝壳沙埋深度的响应,探讨杠柳幼苗对贝壳沙埋深度的耐受极限,为贝壳堤海岸带植被的恢复重建提供科学依据。【方法】设定不同埋深的贝壳沙埋深度分别为0%、33.3%、66.7%、100%、120%,每隔15 d统计杠柳植株的成活率,60 d后采用光合测定系统对不同埋深处理下的杠柳叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)进行测定,同时对其株高、根长以及根、茎、叶干质量等生物量进行测定;采用SPSS、Amos Graphics软件对相关参数及其相互作用关系进行分析和处理。【结果】除埋深120%杠柳幼苗死亡外,其他各处理下杠柳幼苗的各项生长指标均随着贝壳沙埋深度的增加呈现先上升后下降的趋势。杠柳幼苗株高、根长、根干质量、茎干质量和叶干质量在埋深33.3%时最高,在埋深100%时最低。杠柳净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)、光能利用效率(LUE)和羧化效率(CE)随着贝壳沙埋深度的增加均有不同程度的提高,其中埋深33.3%时,杠柳Pn、Tr、LUE、CE达到最大值,但与埋深66.7%时差异不显著;埋深66.7%时,杠柳WUE最大,显著高于对照34.0%,但与埋深33.3%差异不显著。结构方程模型分析表明,在一定埋深范围内,杠柳株高、根长、茎干质量的增加主要是由杠柳净光合速率和水分利用效率的增强引起的。【结论】适当的贝壳沙埋深度(33.3%),可引发杠柳启动自我补偿策略,促进杠柳的生长和资源利用效率的提高,但超过一定的埋深阈值,会导致杠柳幼苗的死亡。

大深度潜器耐压圆柱壳的多目标优化设计研究

采用快速非劣分层多目标遗传算法(NSGA II)和多属性决策理论,针对大深度潜器环肋圆柱壳在静水压力作用下的多目标离散优化问题进行了研究.以重量及强度应力量为目标函数,求出了Pareto最优解,给出了强度应力量和失稳载荷与重量之间的分布关系.采用逼近理想解的排序方法(TOPSIS)和信息熵方法,得到基于无偏好信息情况下的最优解排序.结果表明,这种联合方法能够快速寻找到最优解,这些解分布比较均匀、多样性好,能够为决策者提供较多选择,决策的最终结果合理.

药型罩侵彻性能仿真与优化

为了研究聚能射流对带壳装药防护目标的侵彻能力,用Autodyn软件建立了装药直径为60 mm聚能装药的有限元模型,进行数值仿真,根据药型罩形成射流的机理,分别从材料、锥角和壁厚等方面,研究不同药型罩射流的成型与侵彻性能。结果表明:当药型罩锥角为60°,壁厚为2 mm,材料为铜,与锥角为50°,壁厚为2 mm,材料为镍,这两组药型罩形成的聚能射流成型与侵彻性能相近,且对主装甲的侵彻性能优于其他药型罩所形成射流,该研究结果可为打击带壳装药防护目标技术的应用提供参考。

双曲扁壳类汽车覆盖件刚度的试验研究

为进一步掌握汽车覆盖件刚度控制机制,建立了以双曲扁壳件为研究模型的成形试验及刚度测试分析系统.分别完成了成形工艺条件中不同压边力、拉深深度条件下,双曲扁壳件的成形试验,5种约束方式下的双曲扁壳件刚度测试试验.分析了压边力、拉深深度和约束方式对刚度的影响规律.研究表明:刚度测试时的约束方式对刚度有重要影响,约束越大,刚度越大;约束的改变对刚度的影响远大于其他工艺条件(压边力和拉深深度)对刚度的影响,提出刚度测试时为准确获得成形工艺条件等对刚度影响的最佳约束方式;工艺条件中压边力及拉深深度的变化对刚度亦有不同程度的影响,刚度随着压边力的增加而增大;成形时的拉深深度越大,刚度值也越大.上述工艺条件的改变对刚度的影响远大于厚度减薄对刚度的影响,在实际生产中,可以通过调整成形时的工艺参数提高汽车覆盖件的刚度.

黄河三角洲贝壳堤岛土壤盐分空间分异特征

对黄河三角洲贝壳堤岛贝壳砂基质和相邻滨海盐土的盐分特征进行调查研究,系统分析贝壳堤岛土壤盐分的空间异质性。选择不同地下水埋深梯度下2种土壤类型进行剖面盐分特征测定,比较研究土壤类型及地下水埋深对土壤盐分特征的影响,并应用主成分分析法对土壤盐分特征进行综合评价。结果表明:(1)除Ca2+外,贝壳砂基质剖面中其余盐分特征指标由表层至底层均呈现逐渐增高的趋势,Ca2+含量由上至下则呈现缓慢降低的趋势;(2)贝壳砂基质剖面盐分含量与地下水埋深密切相关,近海侧剖面(地下水埋深1.5m)细颗粒含量、含水量、含盐量及pH值均高于滩脊剖面(地下水埋深2.5m)对应各层次;而各盐分离子中,近海侧剖面各层K+、Na+、Cl-、SO42-含量明显高于滩脊剖面对应各层次;而Ca2+、Mg2+则不同,其近海侧剖面与滩脊剖面对应各层次含量均比较接近;(3)贝壳堤岛土壤样品盐分特征指标相关分析表明,除Ca2+外,其余各指标之间多存在显著或极显著正相关关系;(4)贝壳堤岛土壤样品盐分特征指标的主成分分析表明,前4个主成分因子累计贡献率为84.265%,分别依次可以理解为土壤的盐化状况因子、土壤Ca2+含量因子、土壤含盐量及碱化特征因子、土壤K+含量因子;主成分得分可以很好的将各土壤样品进行分类和排序。

基于损伤力学的铸轧辊套疲劳寿命的研究

分析铸轧辊套的疲劳失效机理,然后应用损伤力学理论,将辊套疲劳裂纹产生和裂纹扩展有机地结合在一起考虑,在应力场已知的情况下,采用损伤力学-有限元法对辊套的损伤场进行了分析,估算了裂纹扩展的寿命,并给出了具体分析步骤。最后,通过具体的算例,验证了整个分析计算过程的可行性。该研究方法改变了研究辊套裂纹形成与裂纹扩展两个单独处理的现状,而使其成为一个完整的统一的分析过程。通过分析计算结果可知:辊套的疲劳寿命与辊套材料的热疲劳性能、导热能力、热膨胀系数以及表面加工质量直接相关,从而为提高辊套使用寿命提供了有价值的参考。

有限潜深状态下圆柱壳固有振动特性分析

基于波传播法和虚源法,建立有限潜深状态下圆柱壳-声场耦合数学模型,并考虑了自由液面和流体静压的影响。采用数值方法求解耦合系统特征方程,得到了有限潜深状态下圆柱壳的模态频率。数值分析表明:较无限域中圆柱壳模态频率特性而言,自由液面的存在致使结构模态频率相应增大,而流体静压则使得结构模态频率相应减小;当潜深较小时,自由液面的影响相对较显著,而当潜深较大时,流体静压的影响相对较显著;流体静压对有限潜深状态下圆柱壳各阶模态频率特性的影响程度不尽相同,从而导致在一定潜深条件下,圆柱壳模态频率阶次出现变化;当潜深较大时,圆柱壳面临失稳。

深凹壳型香港牡蛎家系生长与存活性状比较

为了培育壳型和生长性状优良的深凹壳型香港牡蛎(Crassostrea hongkongensis)新品系,以广东台山镇海湾香港牡蛎野生群体为基础群体,以壳型和生长为主要选育目标,依据壳型指数D和巢式设计建立了30个全同胞家系和1个对照组,评估各家系和对照组在幼虫期和稚贝期的生长和存活性能。结果表明,整个生长阶段,各家系生长性状和存活率的平均值均高于对照组。幼虫期,所有家系壳高、生长速度以及存活率的平均值均高于对照组,所有家系壳高平均值比对照组提高3.78%~7.73%,生长速度提高7.86%,存活率提高2.85%~7.32%。稚贝期,所有家系壳高、壳长以及生长速度、存活率的平均值均高于对照组平均值,壳高提高5.23%~16.32%,壳长提高7.94%~10.69%,生长速度提高9.55%~20.16%,存活率提高3.45%~12.25%。不同家系在不同时期的生长性状和存活性能也表现出较大的差异,G1在整个稚贝期的生长性状、生长速度以及存活率的平均值均显著高于所有家系和对照组的平均值,12月龄G1家系的壳高、壳长、壳宽、壳型指数D、总重、壳重、软体重、存活率比所有家系平均值提高9.83%~54.75%,相比对照组平均值提高23.34%~80.77%,同时G3、G10、G12、G15、G19、G23、G26在稚贝期也表现出较大的生长优势和存活优势。研究表明,深凹壳型香港牡蛎家系选育群体在生长性状和存活性能上均具有较大的优势,G1、G3、G10、G12、G15、G19、G23、G26可作为后期培育生长性能优良的深凹壳型香港牡蛎新品系的育种材料。本研究为中国华南地区培育出深凹壳型、生长性能良好的香港牡蛎优良品种提供了理论基础和数据材料。

长牡蛎出肉率与壳形性状的QTL定位分析

本研究以长牡蛎（Crassostrea gigas）F1全同胞家系为作图群体,在已构建的基于120个微卫星和66个SNP标记的长牡蛎性别平均连锁图谱上,利用PROC QTL 2.0软件对出肉率和壳形（壳宽和壳深）性状进行QTL定位分析。结果表明,共检测到13个相关的QTL,分布在3个连锁群上;其中,与出肉率相关的4个QTL定位在1号和3号连锁群上（LG1和LG3）,表型解释率为0.25%～47.53%;与壳宽相关的3个QTL定位在10号连锁群上（LG10）,表型解释率为0.71%～45.39%;与壳深相关的6个QTL也定位在LG10,表型解释率为3.37%～24.78%。根据QTL连锁群分析和性状相关性分析结果可以推测,出肉率与糖原含量性状以及壳宽与壳深性状分别具有相近的遗传特征,利用与相关性状共同关联的分子标记可以同时对出肉率与糖原含量性状、壳宽与壳深性状进行遗传改良。本研究结果为今后长牡蛎相关性状候选基因克隆和分子标记辅助育种提供了参考。

TC4钛合金壳体的手工氩弧焊工艺

阐述了某型号TC4钛合金壳体的结构特点和对手工氩弧焊焊缝的技术要求。分析了TC4钛合金的可焊性以及可能出现的焊接缺陷,提出了防止焊接缺陷的途径和措施,对焊前准备、清理要求、焊透深度试验、焊接过程等各阶段进行质量控制。试验和生产表明,所采用的技术途径和措施完全适合于TC4钛合金壳体的批量焊接。

多平面柱壳水下耐压结构特性研究

由多个三角形或梯形平面在空间上以平面与平面间周期性按一定夹角连接所构成的似圆柱壳结构是一种新的结构形式,简称为多平面柱壳。论文将该新型结构用于水下耐压结构,定义了其基本几何参数,并推导了重量、体积和惯性矩等常用特征表达的计算公式;比较了多平面柱壳、环肋圆柱壳以及一般圆柱壳这三种柱壳结构受均布水压时的稳定性,并着重讨论这几种柱壳结构对几何初始缺陷的屈曲敏感性。计算结果表明,在一定重量/浮力比条件下,多平面柱壳的临界失稳压力优于圆柱壳,而与环肋圆柱壳的相当;并且多平面柱壳对于几何初始缺陷的屈曲敏感性小于环肋圆柱壳和一般圆柱壳等常用结构。

自升式平台桩脚在含硬壳层地基中的插深分析

存在硬壳层的层状地基承载能力分析是自升式钻井平台桩脚插深分析的关键,但是目前对硬壳层承载能力的确定还没有成熟可行的理论计算方法。一般的针对非均质层状地基的承载力计算方法,因参数较多,计算步骤繁琐,很难广泛应用于实际的平台桩脚入泥深度分析中。文中主要介绍了存在硬壳层的层状地基承载力的分析方法与过程,根据应力扩散原理推导并做适当的简化得到硬壳层承载力修正方法。简化后的修正方法能满足一般硬壳层承载力分析的需要,并使平台插桩深度分析计算过程变得简便。通过在实际工程的应用,得到的实测结果与理论计算值也较为一致,说明了用此方法分析硬壳层地基的平台插桩是合理、实用的。

新型超深穿透射孔弹

为提升射流质量,增加射孔穿深性能,根据射流侵彻基本理论,从射流微元形态对侵彻性能影响分析入手,通过对新型装药结构、药型罩结构设计及药型罩配方的研究,大幅提升了炸药利用率,增加了炸药能量对药型罩的有效作用时间;通过对壳体结构的调整,提高与药型罩参数的匹配度,提高了射流质量,使102型射孔器混凝土靶平均穿深提高27%。在大庆油田某区块5口生产井试验应用,平均采液强度比相邻常规射孔弹射孔的井平均采液强度提高显著。新型超深穿透射孔弹的研制可以提高油田采收率,为油田低渗透储层高效开采提供射孔弹新产品和新技术的支持。

液面晃荡频率的半解析方法

为了解决内部充液圆柱壳的结构稳定性及安全性会受到内部液体晃荡的影响,本文针对二维圆柱壳在任意充液深度时的自由液面晃荡频率提出了一种半解析求解方法。分别在圆柱壳圆心和自由液面建立结构坐标系和液面坐标系,假设内部液体为无粘不可压缩流体,利用拉普拉斯方程,结合小幅晃荡的表面波方程,得出自由液面的速度势函数,通过坐标变换并结合流体-壳体连续边界条件得出液面运动控制方程,采用伽辽金法得出自由液面晃荡频率。通过与其他方法进行对比验证了晃荡频率及模态求解的准确性,然后对不同充液深度下二维刚性圆柱壳自由液面晃荡频率特性进行了讨论。研究表明:本文提出的方法能够准确有效计算二维充液圆柱壳内部液体不同深度下的晃荡频率。