基于PLC控制的等径凸轮传动自动变速秸秆粉碎还田装置设计与试验

为提高玉米秸秆粉碎还田机具作业质量,解决传统秸秆粉碎还田机械作业参数不可实时调节等问题,基于等径凸轮机构往复运动原理,设计了一种基于PLC控制的自动变速秸秆粉碎还田装置。通过分析地表支撑条件下秸秆粉碎过程中受力变化,确定影响秸秆粉碎效果主要因素,利用LS-Dyna软件确定主要因素取值范围;通过理论计算和动力学仿真分析,优化粉碎刀运动轨迹并确定粉碎机构关键部件参数。为提高玉米秸秆粉碎合格率,建立“泵-阀-马达”调速模型,设计人机交互界面进行作业参数设置,实现不同秸秆覆盖量情况下,秸秆粉碎装置作业参数快速匹配,以机具前进速度、秸秆覆盖量为试验因素,以秸秆粉碎合格率为评价指标进行单因素试验。试验结果表明,当田间秸秆覆盖量一定时,随着主轴转速增加,粉碎合格率呈明显上升趋势;当主轴转速一定时,随着田间秸秆覆盖量的增加,粉碎合格率有所下降;当主轴转速超过200 r/min时,秸秆粉碎合格率均达到90%以上,基本保持不变。为进一步验证试验结果,进行变速秸秆粉碎方式与定速秸秆粉碎方式对比试验。试验结果表明,变速秸秆粉碎方式秸秆粉碎合格率为92.17%,优于定速秸秆粉碎方式。该装置实现了秸秆粉碎还田作业参数精准控制,为秸秆粉碎还田机具智能化发展提供了技术支撑。

致密油藏非等径毛细管微观渗吸影响因素

非等径毛细管模型是目前研究微观渗吸的主流模型,目前大多数对非等径毛细管模型自发渗吸研究主要基于气-液系统,液-液系统下非等径毛细管的渗吸过程缺乏相关研究。而液-液系统下的渗吸作用对致密油藏的注水开发具有重要的影响,因此基于泊肃叶定律和渗吸理论,推导出液-液系统下非等径毛细管自发渗吸理论公式,建立了考虑毛细管结构和黏度比影响的新型渗吸理论模型,明确了多段式扩径-缩径毛细管中液-液系统下的微观渗流行为。结果表明:毛细管几何尺寸是影响非等径段渗流行为的主要因素,液-液渗吸结束时间远大于气-液渗吸的时间,随着非等径段的增加,渗吸曲线呈现一条曲线;黏度比对液-液系统下渗吸结束时间的影响较大,气相黏度的增加对渗吸结束时间影响较小,在此基础上建立了多段式扩径-缩径等效毛细管模型,与传统LW (Lucas和Washburn)渗吸模型相比,预测偏差更小,符合率更高。利用该模型可以快速、准确地预测在非等径毛细管中的渗吸过程,为致密油微观渗吸研究提供了新的思路。

基于Marc的中碳钢等径弯角挤压仿真研究

采用Marc软件对中碳钢等径弯角挤压进行有限元建模与仿真分析。结果表明,工件头部和尾部的金属在变形区主要发生刚性位移,应变值较小。每进行1次等径弯角挤压,工件的头、尾两个端面将分别转变为工件的外侧面和内侧面,而工件内、外侧面的头、尾附近表面则转变成工件头、尾的两个端面。挤压道次对工件各部分应变分布有重要影响,进行1道次挤压,工件的应变沿高度方向呈现层状分布,外侧面及其周围的金属应变最小,经4个道次挤压后,横截面上中心区域应变最大,可达到4.366,而横截面上4个角部位置的应变较小,横截面上应变云图呈现环带状分布。4道次后工件4个侧面中间部位的金属累积应变基本相同,为3.36。本研究结果对金属等弯角挤压应变场的研究有一定的理论意义,对ECAP工艺的制定,工件取样测量部位的选取有实践指导意义。

基于ISOMAP-DE-SVM的Cz单晶硅等径阶段掉苞预测

针对目测法无法及时发现直拉单晶硅在等径生长阶段发生的掉苞问题,本文提出一种基于ISOMAP-DE-SVM的掉苞预测模型,可以在掉苞现象发生之前发出警告。首先剔除方差较小的参数,采用斯皮尔曼相关系数法剔除冗余参数,采用最大互信息法检验剩余参数的非线性相关性;然后将关键参数的均值和标准差作为等度量映射和多维放缩的输入,得到两份样本数据;最后将这两份样本数据分别输入到经过差分算法、遗传算法优化的支持向量机预测模型,得到4份预测结果。预测结果表明:基于ISOMAP-DE-SVM的预测模型具有收敛速度快、准确度高的特点,平均预测准确率可以达到96%;同时,所使用的方法揭示了单晶硅等径阶段的数据具有非线性特点。通过实际应用验证表明模型具有一定的工程实用价值。

等径角挤压道次对纯锡显微组织与力学性能的影响

在室温下对纯度为99.99%的锻态纯锡板进行不同道次(0~20道次)的等径角挤压(ECAP),研究ECAP道次对纯锡显微组织和力学性能的影响。结果表明:在ECAP的剧烈剪切作用下纯锡晶粒中产生孪晶,并发生孪晶诱导再结晶,晶粒显著细化,当ECAP道次超过12道次时,晶粒细化效果减弱;随着ECAP道次的增加,纯锡的织构强度和最大取向密度降低,硬度、强度和断后伸长率均增大;与锻态纯锡相比,经20道次ECAP后的硬度、屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别提高了9.09%,5.14%,32.08%,144.19%;当ECAP道次数少于8道次时,纯锡的主要强化机制为加工硬化,而当ECAP道次数多于8道次时,主要强化机制为细晶强化。

气体绝缘封闭开关设备用等径翻边壳体工艺技术研究及应用

针对气体绝缘封闭开关设备用等径翻边壳体翻边口尺寸实际处理结果与理论结果偏差较大的问题,本文选择典型的φ406mm等径翻边壳体,采用数值模拟技术,进行翻边模具设计,辅以“压扁-校形”工装,实现等径翻边壳体加工。通过研究表明,数值模拟结果与实际加工过程基本吻合,能够反映实际加工过程;翻边过程的应力、载荷变化等与实际结果接近;通过数值模拟技术设计的翻边模具经过加工验证,翻边口尺寸满足φ406mm的要求,成功实现了高压电器用翻边壳体的等径翻边目标;同时,壳体加工取消了后续人工校正工序,翻边口焊缝超声探伤一次合格率由70%提升至92%以上。

等径三通岔管水压试验与应力测试结果分析

水利工程用钢岔管具有板材厚、焊缝多、约束度大、受力复杂等结构特点,其质量的好坏对整个水利工程有重大影响。水压试验不仅可以检验岔管整体设计及制造质量,还可以降低焊接残余应力、钝化结构尖端缺陷。应力测试与水压试验同步进行,实时应力测试数据真实反映了岔管水压试验时应力变化状况,若测试区域应力超出该区域允许应力,应立即停止试验,分析异常现象原因。结果得知,整个试验过程岔管未出现异常现象,为同类型岔管安全运行提供参考。

小口径塑料排水管道环切复顶置换修复工艺研究与应用

为解决小口径塑料排水管道发生严重变形、破裂、塌陷时的修复难题,提出非开挖环切复顶置换修复技术,将原管道和坍塌部位全部旋转切割清除后带入新管,以达到等径或扩径置换修复的目的。将环切复顶置换工艺应用于武汉光谷七路污水管道修复中,结果表明:该工艺可有效修复出现二级以上变形、破裂的300~800 mm管径塑料排水管道,并解决静压裂管水平受力易卡钻头问题。

等径角挤压轨道交通车辆用7005铝合金的组织和力学性能

在室温下对350℃×2 h退火后的轨道交通车辆用7005铝合金进行了2道次等径角挤压,利用光学显微镜、扫描电镜和电子拉伸试验机对合金挤压前后的显微组织、力学性能及断口形貌进行分析。结果表明:随着挤压道次的增加,试样显微组织细化,力学性能提升,2道次后,晶粒大小约为3μm,甚至出现1μm以下的小晶粒;抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为384.33 MPa、332.60 MPa、14.2%,分别比等径角挤压前提高53.08 MPa、79.48 MPa、2.8%,晶粒细化明显,力学性能得到大幅改善。

纯铝等径角挤技术(Ⅱ)——变形行为模拟

通过有限元模拟和坐标网格,对纯铝等径角挤过程的变形行为进行了模拟和试验。结果表明,纯铝在单道次等径角挤压过程中所需的载荷随着样品位移的增加大致可分为快速增加、缓慢增加、快速增加、载荷值趋于稳定、载荷下降5个阶段。由于样品外部在主要变形区的流动速率比样品内部的快,因而样品在等径角挤压过程中会出现不均匀变形,样品底部沿宽度方向的塑性变形量明显少于样品顶部和中部的,坐标网格法实验结果也证明了这一点。在等径角挤压过程中,样品不同部位的应力状态不一致,样品内部存在压应力→拉应力的转变,样品外部存在压应力→拉应力→压应力的转变。摩擦消除后,有效应变有所增加,但并不能降低样品变形的不均匀性;采用尖角模具既能产生更大的剪切应变,又能提高变形的均匀性。

纯铝等径角挤技术(Ⅰ)——显微组织演化

研究了纯铝在 3种 (A、B和C)不同等径角挤工艺中的显微组织演化。结果表明 :纯铝经过等径角挤压变形后 ,其显微组织特征与加工路线有很大的关系。提出了立方元素扭转模型 ,分析了 3种不同加工路线的剪切面和剪切方向 ,较好地解释了采用 3种不同路线挤压后材料显微组织的演化规律。在路线C(各道次挤压间试样旋转 180°)中 ,每次挤压样品总是在相同的剪切面上发生剪切 ,每相邻道次之间的剪切方向相反 ,前一次变形产生的剪切应变被随后紧接着的下一次挤压所抵消 ,这导致了多余的剪切应变 ;在路线A(各道次挤压间试样不旋转 )中 ,有两个相交成 6 0°的剪切面 ,剪切交替地在两个剪切面上进行 ;在路线B(各道次挤压间试样旋转 90°)中 ,存在 4个不同的剪切面和剪切方向 ,挤压交替地在 4个剪切面上进行 ,X ,Y和Z平面上的晶粒都发生了剪切 。

等径角轧制AZ31镁合金板材的组织与性能

采用等径角轧制工艺制备了AZ31镁合金板材。结果表明:经等径角轧制后的板材,晶粒取向由等径角轧制前的(0002)基面取向演化为基面与非基面共存的取向。与等径角轧制前的板材相比,板材晶粒尺寸略有长大并有孪晶出现,但强度却明显提高,而断裂延伸率变化不大,尤其是1个道次轧制的板材其抗拉强度由等径角轧制前的240增大到275 MPa,屈服强度由193.8增大到239.2 MPa;随着等径角轧制道次的增加,板材的强度逐渐降低,至第4个道次其抗拉强度仅为250 MPa,屈服强度为207.3 MPa。

用等径角挤压变形法制备纳米晶金属结构材料的组织演变

用实验方法研究了工业纯铁在等径角挤压变形 (路径 C)过程中晶粒细化过程。实验结果表明 ,经 4道次剪切变形后开始出现纳米级晶粒。晶粒细化过程为 :原始粗晶粒→晶粒被剪切变形带分割→位错线分割滑移带→位错线发展为位错墙 ,把变形带分割成细小的亚晶→亚晶界的位错密度增加→形成大角度晶界的纳米晶粒。测试了不同变形道次下材料的显微硬度值。

等径角挤压2A12铝合金超细晶组织结构研究

使用Φ=90°和ψ=30°的挤压模具在室温下对2A12铝合金进行了8次等径角挤压,成功制备了晶粒尺寸为200nm左右、具有大角度晶界的块体超细晶材料,并且采用HitachiS-800透射电镜,研究了挤压过程中2A12铝合金的组织结构及其变化。结果表明挤压一次后,晶粒内位错密度急剧增加,形成位错纠缠,晶粒细化效果最明显;挤压前分布在α-Al基体上的针状第二相Al2Cu和颗粒状Al2Cu Mg,在剪切力的作用下,针状Al2Cu变成颗粒状,弥散分布在α-Al基体上,Al2CuMg颗粒因晶粒细化进入了晶界位置,而且在以后的挤压中,这些化合物颗粒大小基本保持不变。继续挤压,位错逐渐由晶内移动到晶界上,在晶界上形成胞状组织,最后逐渐变成了清晰的小角度晶界或大角度晶界,从而实现组织的超细化。

纯铝等径角挤扭新工艺数值模拟及实验研究

为了改进等径角挤压法(ECAE)的不足,结合扭挤(TE)工艺的特点,提出了等径角挤扭(ECAE-T)新工艺。采用有限元模拟软件DEFORM-3D对上述三种工艺的变形特征进行模拟研究,重点分析了ECAE-T工艺对制件应变应力大小和分布的影响。模拟结果显示:与ECAE和TE相比,ECAE-T工艺存在两个大塑性变形区,能累积更大的剪切塑性变形量。采用自行设计的模具,在室温下进行了纯铝ECAE和ECAE-T实验研究,实验结果表明:模拟过程与实验基本一致,与ECAE相比,ECAE-T工艺一道次后的组织更加狭长、细小。由模拟结果和实验结果可知,ECAE-T工艺是更加优异的大塑性变形法。

等径角挤压法制备超细晶的研究现状

总结了等径角挤压 (EqualChannelAngularPressing ,ECAP)过程中的影响因素、晶粒细化的机理等方面的研究进展 ,讨论了挤压温度、挤压速度在ECAP过程中对材料的影响 ,简述了ECAP的变形途径、变形次数对材料晶粒、材料变形量的影响。论述了由等径角挤压方法制备超细晶材料的发展现状并提出了一些需要进一步深入研究的方面。

等径角挤压获得超细晶铜的研究

采用等径角挤压技术成功地将纯铜组织超细化,并对其组织、硬度及组织稳定性演变过程进行了研究。结果表明:挤压10道次后,得到了均匀、细小的等轴晶,其平均晶粒尺寸为0.75μm;等径角挤压后材料的硬度明显上升,挤压4道次后硬度趋于饱和;通过对等径角挤压后试样在不同温度退火时首次发现,可以通过控制再结晶的温度和时间进一步细化晶粒。

铝合金等径角挤压和多向压缩变形中析出相的回溶研究

利用透射电镜(TEM)研究了等径角挤压(ECAP)和多向压缩(MAC)两种强塑性变形方式对Al-Cu合金中θ′相变形过程中演变。结果表明,随着应变量的增加,析出相先是与基体失去位向关系,随后破碎、回溶。在相同应变量下,MAC变形使析出相回溶的速度明显高于ECAP变形。应变引起析出相回溶受界面反应型回溶机理和界面弯曲效应机理共同作用。

等径控制系统的改进及在光学级铌酸锂生长中的应用

分析了提拉法晶体生长过程中影响滞后变化的因素 ,采用传统PID调节器和计算机辅助控制相结合的办法 ,解决了铌酸锂晶体生长过程中的精确等径控制问题 ,并在大直径铌酸锂晶体生长应用中取得了满意的效果。生长的 76mm直径的铌酸锂晶体 ,生长条纹问题得到很大改善 ,光学均匀性提高了一个量级以上。

等径角挤扭变形过程中纯铝粉末材料的显微组织与力学性能

采用EBSD和TEM研究了200℃下,纯铝粉末材料经不同道次ECAPT变形后的微观组织,并进行了显微硬度和相对密度测试。结果表明,1道次ECAPT变形后,材料显著细化但变形不均匀,晶粒基本沿剪切方向呈条带状分布,平均晶粒尺寸约为5.20μm,但多为小角度晶界结构。随着变形道次的增加,亚晶在不断被细化的同时晶粒间的取向差不断增大,形状更加趋于等轴,该过程可认为发生了连续动态再结晶。4道次变形后,材料内部形成了均匀、细小且呈大角度晶界分布的等轴再结晶组织,最小晶粒尺寸可达0.5μm。ECAPT变形过程中,晶粒细化机制为机械剪切、应变累积和动态再结晶三者的综合作用,粉末材料力学性能的提高与组织致密、细晶强化和位错强化等因素有关。