大变形零件温挤压凹模型孔设计技巧

对大变形程度、圆坯正挤压出两种变截面挤压方式进行了工艺和质量对比,在凹模型孔形式上采用了双锥角模口导流方式,第一次提出了在挤压初始阶段,利用双锥角形成大的材料初始流速和流动惯性来克服流动前期变形抗力峰值以达到模口材料周边匀速流动目的的理论。

模型孔中化学气相渗透过程的热解碳沉积模拟

研究耦合均气相反应机理和总括反应机理,以模拟甲烷在模型孔中的热解碳沉积过程。在平推流反应器模型中,利用均气相反应机理对甲烷裂解的气相组分的变化进行模拟,并将平推流反应器相应位置的气体组分浓度作为模型孔入口初始浓度。运用包含总括反应机理及氢气抑制模型的热解碳沉积模型,对甲烷在模型孔中的化学气相渗透过程进行模拟。在温度1373和1398 K,甲烷压强10~20 k Pa,停留时间0.08和0.2 s下,沿模型孔深度方向的热解碳平均沉积速率的模拟结果与文献报道的实验结果有较好的吻合。模拟结果表明：热解碳平均沉积速率随甲烷压强和模型孔深度的增加而增大,且通孔的沉积速率要低于相应实验条件下一端闭孔的模型孔沉积速率。

丙烯在模型孔中CVI过程的热解炭沉积

本文在温度为1 223 K,总压强40 kPa(N_2∶C_3H_6=9∶1)和停留时间0.56 s下,以丙烯为前驱体在内径为1.0 mm和长度31.0 mm的模型孔中裂解沉积生成热解炭。以15 h为沉积周期经75 h沉积实验得到最终试样,通过制样观察热解炭沿模型孔长度方向的沉积厚度,分析在基底水平和垂直方向上热解炭的沉积速率变化。结果表明,在该实验条件下热解炭沿模型孔长度方向由孔口到末端的沉积速率降低;而在垂直方向位置较低处的模型孔,热解炭沿长度方向的沉积速率梯度较小。通过耦合丙烯的均气相反应机理和总括反应机理,对该实验条件下丙烯在模型孔中的热解炭沉积过程进行模拟。在平推流反应器模型中,运用均气相反应机理对丙烯裂解的气相组分变化进行模拟,并将平推流反应器相应位置的气体组分浓度作为对应模型孔入口的初始浓度。运用总括反应机理的热解炭沉积模型,对丙烯在模型孔中的化学气相渗透过程进行模拟。对照热解炭在模型孔中沉积厚度的实验结果,证明该模型的合理性。模拟和实验结果表明通过减少气体停留时间可适当减缓热解炭表面封孔现象。

制粒环模型孔磨损前后的受力分析

通过对失效的环模型孔形貌进行观测,发现磨损后的型孔倒角类似于一个z>0时的单叶双曲面,建立磨损后型孔倒角处的空间曲面模型,对其进行微元分析从而得出了磨损后环模型孔挤出力与摩擦力的关系,即当比例常数k∈[0.37,0.64]时,制粒条件不全被破坏.

一种基于Voronoi图的三维开孔泡沫模型构建方法

开孔泡沫材料是一种可以满足航空航天等高新技术领域实际需求的先进的功能结构一体化材料,在工程实际生产应用方面有较好的发展前景。关于三维开孔泡沫的力学模型研究已经得到了一定的发展,但是在声学方面鲜有研究。提出一种利用Voronoi图构建三维开孔泡沫模型的方法,用于模拟开孔泡沫微结构的几何特性,并定义扰动因子K来衡量微观结构的不规则程度;利用光敏树脂打印技术生成对应的实物模型,并通过力学及声学实验与仿真对生成模型的准确性进行验证。结果表明:生成的带有截面属性的开孔泡沫实体模型可以导入多种有限元软件完成力学、声学等有限元计算,对三维Voronoi开孔泡沫模型的构建提供了思路和方法,对多孔材料的进一步性能研究和生产制备具有借鉴意义。

鄂尔多斯盆地中南部地区延长组砂岩溶蚀增孔模型的建立与应用

溶蚀作用作为一种建设性的成岩作用,对于砂岩储层储集空间的扩大以及储层性能的改善具有重要作用。由于现有研究更多的是从定性的角度出发表征溶蚀作用对于砂岩储层孔隙度的影响,对于溶蚀作用产生的孔隙度增加值有多少,对砂岩储层性能的改善效果有多大,目前暂不能定量表征。本文采用化学反应动力学基本原理,基于录井、测井数据,结合砂岩成岩序列、地层埋藏史和热史等资料,采用化学反应动力学基本原理,对鄂尔多斯盆地中南部地区延长组砂岩现今孔隙度特征及成因进行了分析,构建了砂岩溶蚀增孔定量模型,并用该模型对延长组砂岩孔隙度演化进行了模拟,取得以下主要认识:(1)研究区延长组现今砂岩孔隙度剖面总体上可分为正常趋势段和次生溶蚀增孔段两部分,依据次生孔隙形成的起始层位和形态特征,现今砂岩孔隙度剖面可划分为双峰Ⅰ型、双峰Ⅱ型、单峰Ⅰ型和单峰Ⅱ型4种类型;(2)延长组现今砂岩孔隙度主要经历了孔隙度减小和孔隙度增大两种变化效应。其中浅部地层孔隙度减小主要是缘于机械压实作用,深层孔隙度减小则是由于压实和胶结共同作用,而孔隙度增大主要由有机酸溶蚀长石等矿物形成的;(3)建立了砂岩溶蚀增孔定量表征模型,具体包括3个阶段:(1)地层进入酸化窗口之前,由于酸化溶蚀发生的条件不满足,砂岩溶蚀增孔量为0;(2)地层进入酸化窗口内,砂岩累计溶蚀增孔量是现今次生增孔量和时间的函数;(3)地层继续深埋超过酸化窗口后,溶蚀孔隙不再变化。表明砂岩溶蚀增孔模型是一个分段函数,具有明显的窗口效应;(4)运用砂岩溶蚀增孔模型对研究区延长组砂岩孔隙度演化进行了模拟,发现研究区南部镇泾地区红河1井长8砂岩、东部安塞地区丹40井长6砂岩及北部姬塬地区峰12井长4+5砂岩在酸化窗口内溶蚀作用产生的增孔量具有明显的阶段性演化特征,实现了溶蚀作用对于砂岩孔隙度增加值的定量表征。本文建立的砂岩溶蚀增孔模型可以定量计算酸化窗口内溶蚀作用形成的孔隙度增加值,首次实现了砂岩溶蚀增孔的定量模拟,在分析溶蚀作用和砂岩储层性能演化等方面具有比较重要的探索性意义。

采场等效孔模型及主应力旋转规律

针对采场侧方巷道非对称破坏现象严重、巷道周边主应力旋转规律不明确的问题,基于主应力方向旋转下的非等压圆孔塑性区边界方程和蝶形破坏理论,阐述了巷道周围主应力旋转与巷道非对称破坏之间的联系。建立采场等效孔的理论模型,研究了不同初始侧压系数下采场侧方主应力方向旋转的演化规律,以神东布尔台矿22205工作面为工程背景,通过理论分析与数值模拟,沿推进方向对采场的不同位置进行等效孔拟合,验证了采场等效孔模型的可靠性,为采场侧方主应力旋转角度的确定提供了一种新思路。研究结果表明:①当巷道处于蝶形风险区时,其周围主应力方向的旋转会引起蝶形塑性区的旋转,对巷道稳定性造成影响。提供了采场等效孔的理论模型可用于计算采场侧方主应力的旋转角度,数值模拟结果与理论计算吻合度较高。②采场前后一定范围内的侧方煤体中主应力方向会发生旋转,主应力的旋转角度由采场未开挖时周围的初始地应力与采场等效孔半径决定。当初始侧压系数大于1时,最大主应力由垂直方向逐渐旋转为水平方向,可以用主应力旋转45°隐性方程对采场侧方旋转45°的位置进行判定;当初始侧压系数小于1时,最大主应力由垂直方向先向水平方向旋转一定角度,随后会回转至垂直方向。采场等效孔半径表征采场的影响范围,半径越大则采场的影响范围越大。

双模型介孔硅固定化脂肪酶研究

以溶胶-凝胶法合成双模型介孔SiO_(2)材料,并以该材料为载体吸附固定化脂肪酶。通过BJH法孔径分析和XRD表征表明,制备的载体呈现出孔径约为3nm和30nm的硅基结构的特征。以考马斯亮蓝法考察固载率,当固定化时间为2h、缓冲溶液pH值为8、固载温度为40℃时,固定化脂肪酶的固载率最大,可达到72.9%。

基于CT扫描受压注浆体试块三维孔裂隙结构参数表征

目的为研究注浆体试块单轴压缩过程中孔裂隙结构演化特征,方法以级配砂砾注浆体试块为研究对象,对其单轴压缩过程分阶段进行工业CT扫描,并采用AVIZO对CT切片进行分析,重构孔裂隙结构三维模型,定量表征孔裂隙与孔喉特征参数。结果结果表明:单轴压缩下,试块依次经历孔裂隙萌生、发育、扩展与贯通阶段,孔裂隙演化特征比较明显,萌生阶段孔隙数增幅为14.41%,无明显贯通;发育阶段孔隙数增加326.91%,伴有一定数目孔隙贯通;扩展阶段孔隙数减少了57.79%,孔隙等效直径最大值增幅为223.45%,大部分孔隙贯通为裂隙;贯通阶段孔裂隙数目几乎不变,孔隙等效直径最大值增幅为92.83%,裂隙贯通后形成多个破裂面。峰值后试块出现连通孔隙,该阶段注浆体孔隙与喉道发育完全,试块破坏。结论研究结果可为后续破碎岩石注浆工程实践提供参考。

马兰黄土液化特性及孔压模型参数研究

地震荷载作用下黄土的孔压增长特性、模型及参数是黄土场地液化评价的关键。文章以甘肃庆阳董志塬地区黄土为研究对象,通过不同土性和荷载条件下饱和重塑黄土的液化试验,对黄土的液化特征、典型孔压模型的适用性及参数的取值范围进行研究。研究表明动荷载作用下饱和重塑黄土孔压增长曲线主要分为三类,通过对比验证不同孔压模型对饱和重塑黄土孔压增长曲线的适用性,给出了适用性较好的孔压模型的参数取值范围,其中,Seed模型的参数α取值范围为1.09~1.84,A型曲线模型参数β取值范围为1.70~2.52,幂函数模型参数θ取值范围为1.13~1.75。根据陇西黄土孔压曲线对模型进行验证,结果表明模型的参数取值范围具有区域性,对于陇西黄土,Seed模型、A型曲线模型和幂函数模型的拟合参数取值分别为0.91、8.32和3.51。

考虑饱和砂土液化阶段性特征的触变性流体本构模型

合理评价循环荷载作用下饱和砂土的液化过程及性质演变规律,是解决液化砂土大变形问题的关键。通过饱和砂土不排水循环三轴试验,分析了饱和中密南京细砂液化阶段性特征,引入Gompertz函数来描述表观黏度与孔压比之间的关系,提出了一种修正的孔压触变性流体模型,并验证了模型的合理性。①饱和砂土液化过程具有明显的阶段性特征,根据孔压比增长速率可分为固态土体阶段、固液相变阶段、触变性流体阶段和稳定性流体阶段,并基于其他学者的试验结果验证了四阶段特性及阶段划分方法的适用性。②采用Gompertz函数代替线性函数来描述表观黏度与孔压比之间的关系,并利用不同的破坏速率参数c来表征循环荷载作用下饱和砂土的不同阶段,提出了考虑液化阶段性特征的修正孔压触变性流体模型,为解决地震液化问题提供了一种新的统一方法。

不同循环应力路径下饱和珊瑚砂超静孔压增长的改进应力模型

为探究复杂循环加载下不同相对密实度D_(r)的珊瑚砂超静孔压u_(e)增长特性,利用GDS空心圆柱扭剪仪对饱和珊瑚砂进行了系列循环应力主轴90°跳转的均等固结不排水循环剪切试验。试验表明,循环应力路径、应力水平和D_(r)显著影响饱和珊瑚砂u_(e)增长模式;建立了适用于不同D_(r)和循环加载模式的超静孔压比r_(u)表达式,引入单元体循环应力比USR作为表征复杂循环应力路径的应力指标,给出了模型参数λ_(1)和θ基于USR和D_(r)的表达式。所建立的r_(u)表达式对复杂循环加载模式下不同D_(r)的饱和珊瑚砂r_(u)增长有较好的预测效果。文献中不同类型砂的试验数据独立验证了所建立的r_(u)表达式的适用性。

果蔬微孔包装膜开孔模型的建立与验证

目的建立一种能够有效控制果蔬气调包装袋内气体浓度的微孔膜开孔模型,以便有效延长果蔬保质期。方法通过分析气体在薄膜微孔中的透气机理,并结合原膜透气机理和果蔬自身呼吸速率,建立薄膜开孔模型。以樱桃为包装对象,通过对比包装容器内实测气体浓度与预测气体浓度,判别开孔模型的准确性。结果开孔模型3-1设计的包装方案,其内部实测氧气浓度与预测氧气浓度最吻合;模型1-1与模型1-2计算的开孔方案其孔径达到毫米级,开孔数量达到100,不适合用于薄膜开孔。模型3-2、模型2-1和模型2-2设计的包装方案,其内部实测气体浓度与预测气体浓度不一致。结论微孔直径大小会直接影响气体分子在微孔中的扩散形式和开孔模型的准确性。当微孔直径在100μm时,利用Fick定律和Kundsen定律的扩散系数Dk构建的数学模型能够准确地控制包装袋内的O_(2)浓度与CO_(2)浓度,依据该模型制作的微孔气调包装袋能够有效延长樱桃的保质期。

基于多孔弹性模型及动态温度场的井壁稳定研究

井壁失稳、坍塌是油气井钻井施工中必须应对的难题。针对复杂地层尤其是非连续地层的超深钻井(>6000 m)过程,通过研究岩石力学特性、孔隙渗流、井壁受应力与温度场等相互耦合作用,对复杂特殊地层中井壁稳定性进行分析。在此基础上,利用线性叠加原理结合地层渗流影响、孔隙压力变化以及地层温度场变化引起的热诱导应力分量,组合到原位多孔弹性模型中,建立热孔弹性模型,并结合D-P失效准则和“应力云”思想,形成了多孔弹性模型及动态温度场耦合的井壁稳定分析方法,并取深水浅部区块1口实例井的钻井过程进行验证。研究结果表明,延长钻井液循环时间有利于地层冷却和井眼清洁,但随着循环时间延长,井壁与地层之间温差过大,叠加的热诱导应力值会加大岩层各向应力差值,易发生失稳。研究结果拓宽了以往井壁稳定性分析方法的应用范围,提高了计算精度。

深孔爆破预裂隐蔽构造机理及区域治理技术研究

深孔爆破松动是目前预裂隐蔽构造常用技术,但是其爆破机理还有待深入研究。文章探讨了深孔爆破的优势和机理,结合山西余吾煤业S5101工作面过DX6陷落柱的爆破实践建立深孔爆破模型,分析爆破半径和效果得出结论:深孔爆破预裂隐蔽构造采用深孔爆破的方法可降低岩石强度,控制生产成本,确保生产安全,提高生产效率。

双模型介孔SiO_2二次孔结构对布洛芬装载和释放性能的影响

通过调整制备过程中的搅拌速度合成了具有不同二次孔结构的双模型介孔SiO2纳米材料(BMMs),进而通过3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷对其表面修饰,以布洛芬为模型药物,重点考察了组装与缓释性能,并根据Korsmeyer–Peppas方程分析其释放动力学行为.采用XRD、TEM、N2吸脱附曲线以及元素分析等多种表征手段,结果表明通过改变搅拌速度可以改变正硅酸乙酯的水解和缩聚速度,从而直接影响BMMs一级孔结构的有序度和由颗粒堆积而成的二级孔大小.选用布洛芬作为药物模型,BMMs一级孔结构主要影响其药物的组装性能,二级孔结构则主要影响药物分子的缓释行为,二级孔越大,释放速率越快.

随机孔模型应用于煤焦与CO_2气化的动力学研究

考察970 ℃～1 165 ℃,北宿、神府、忻州、潞安煤焦与CO2在热天平中的气化反应,用恒温法进行热重分析,考察煤种、气化温度、灰分对煤焦气化的影响.用随机孔模型模拟北宿煤反应速率与碳转化率的关系曲线,与未反应芯缩核模型和混合模型模拟结果比较.在化学控制区内,实验数据用随机孔模型拟合最佳.1 066 ℃和1 165 ℃气化数据拟合的相关系数为0.99,970 ℃拟合效果较差.随机孔模型作为简单、精度高的模型可应用于煤炭气化反应中.应用此模型计算四种煤焦反应活化能、指前因子、孔结构参数、A0等动力学参数值.同一煤种气化反应温度越高初始反应速率越大,结构参数体现了孔结构变化对反应的影响,随着温度的升高值减小.

随机孔模型研究煤焦O_2/CO_2燃烧动力学特征

在热重分析仪上对焦作无烟煤焦和云浮烟煤焦O2/CO2条件下燃烧特性进行研究。确定在不同温度下不同煤焦O2/CO2燃烧的特征。利用随机孔模型(RPM)表征两种煤焦反应速率与碳转化率的关系,同时与未反应缩核模型(ModelⅠ)和混合模型(ModelⅡ)的拟合结果进行比较。研究表明,在不同反应条件下,随机孔模型具有最佳的拟合效果,相关系数都在0.986以上。比较RPM、ModelⅠ和ModelⅡ计算结果发现,焦作无烟煤焦的O2/CO2等温燃烧的活化能比云浮烟煤焦的高,且同一煤种燃烧反应温度越高反应速率常数越大。由于随机孔模型的结构参数ψ可以很好地表现孔结构变化对煤焦燃烧反应的影响,因此随机孔模型能更加准确地描述煤焦O2/CO2燃烧特征。

用无形孔模型研究影响煤粉燃烧的因素

用一种新的孔隙结构模型──无形孔模型来研究影响煤粉燃烧的因素。对该模型进行数值计算，跟踪燃尽过程中温度、氧浓度、燃烧速率等随时间的变化，得到有关曲线。定量探讨整个煤粒内部的燃烧过程。研究挥发分析出和燃烧对煤粉燃烧过程的影响。研究孔隙率、比表面积、粒径等因素对煤粉着火、燃尽的影响。结果表明孔隙率对燃尽的影响较大，而比表面对着火的影响较大。

煤焦催化气化的修正随机孔模型研究

针对煤焦催化气化中传统的动力学模型不再适用这一情况,以广泛应用于煤焦气化动力学研究的随机孔模型为基础,考虑了催化剂对反应过程的催化作用,通过引入催化作用因子,建立了适用于煤焦催化气化反应的修正随机孔模型.选取神府煤焦为研究对象,将煤焦CO2催化气化作为探针反应,做了典型KCl催化剂和K-Ni复合催化剂的催化气化实验,并对模型进行了验证.结果表明:修正随机孔模型较好地体现了煤焦催化气化的动力学规律,即催化剂的添加有效地增大了反应界面处的活性部位和活性表面积,使气化反应在更温和的条件下快速进行.经验常数说明Ni-K复合催化剂的催化能力大于KCl催化剂,这与许多学者的研究结果是一致的.另外,由于反应初期的传质阻力不可忽略,故实验值与模拟值存在一定误差.