金属连接件对保温与结构一体化墙体热工性能影响实验研究及模拟验证

为了验证采用模拟计算的方法研究金属连接件对保温与结构一体化墙体热工性能影响的准确性与可靠性,首先依据(GB/T 13475—2008)《绝热稳态传热性质的测定标定和防护热箱法》规定的防护热箱法,制作实验墙体,并在实验台上分别对锚入金属连接件数量为3、6和9个的保温与结构一体化墙体进行了实验研究,获取了墙体的实测传热系数。随后利用Airpak计算流体力学软件建立与实验研究相同的三组模型,并设置了相同的热室与冷室温度工况,分别计算其传热系数。最后对实测结果与模拟结果进行了对比。结果表明:锚入金属连接件数量为3、6和9个时的保温与结构一体化墙体平均相对误差分别为4.92%、4.69%和3.96%,模拟计算误差均在5%范围内,满足工程计算要求。

非金属连接件抗拔试验研究与理论分析

为研究预制混凝土夹心保温墙板中不同类型连接件下的抗拔承载力性能,对5种不同类型的玻璃纤维增强塑料(GFRP)连接件的破坏形式、极限承载力等进行了试验研究与理论分析。研究结果表明:抗拔试验试件破坏形式主要为混凝土随连接件剥离,少数试件会被直接拔出,其原因主要是实际试件制作时连接件的锚固长度不足;结合试件抗拔承载力理论分析,针对不同连接件形式给出了不同的抗拔试件劈裂破坏椎体的形状影响系数值βh,研究成果可为非金属连接件的抗拔承载力计算提供参考。

碳纤维/环氧树脂复合材料-金属连接结构面外拉伸失效机制

采用试验与数值模拟相结合的方式对复合材料-金属连接结构的面外拉伸失效机制进行了研究,探究了铝合金下垫块尺寸变化对结构承载能力及失效机制的影响。研究发现:增大铝合金下垫块与复合材料层合板的接触面积能够提高结构的承载能力;无倒角处理的铝合金下垫块会对层合板产生明显的剪切作用,引发层合板分层,致使结构过早发生破坏;在铝合金下垫块增设倒角可避免层合板发生分层,并提高结构的承载能力。结合本构方程、改进的三维Hashin准则及刚度退化方法,建立了复合材料-金属连接结构的渐进损伤模型,得到了结构的预测失效载荷及破坏形式,所得结果与试验结果一致。

新工科建设金属连接方法课程思政育人探索

金属连接方法课程基于融合智能连接技术、理实一体化教学、焊接仿真模拟训练、思政育人的建设理念,实施实践能力培养、创新能力训练、智能制造能力提升的新工科建设,课程分模块化处理,优化思政案例教学,以实现专业知识和思政育人有机结合。通过课程过程性考核、对标OBE理念和学生志愿服务情况进行教学反馈,不断优化课程建设。

接头形式对陶瓷/金属连接残余应力的影响

采用有限元数值模拟方法研究了用AgCuTi钎料并添加Kovar中间层对氧化铝陶瓷/不锈钢进行钎焊连接接头残余应力的分布情况,分析接头形式对残余应力的影响。结果表明,采用等壁厚直接对接接头时,接头最大等效应力高达600 MPa以上,而将不锈钢壁厚减半后再进行对接时,接头最大等效应力可以降低近200 MPa;两种情况下最大等效应力均出现在靠近连接界面的陶瓷中,断裂易在此位置发生。考查了各应力分量对最终残余应力的贡献,结果显示轴向应力和剪切应力在靠近界面的陶瓷侧有较大残余拉应力是造成接头强度降低的主要因素。

点式支承玻璃建筑中金属连接件承载性能的试验研究

在点式支承玻璃建筑中 ,金属连接件的承载性能对整个结构的承载性能有很大影响。对北京植物园展览温室点式支承玻璃结构中的金属连接件进行了承载性能试验 ,分别研究了固接浮头、铰接浮头、铰接沉头紧固件和X形、H形中间肢、H形边肢支承件的承载能力 ,并且计算了这些紧固件和支承件在实际工作中的强度储备。分析表明 ,在工程中还可以对金属连接件的设计进行优化 ,以节约材料。

木结构金属连接件连接性能的研究现状

总结了国内外木结构的相关研究内容,着重从五个方面详细地介绍了国外连接性能研究现状,探讨了现代木结构建筑金属连接件中连接性能研究的发展趋势,并提出现阶段我国在木结构金属连接件方面的研究方向。

钛/铜异种金属连接技术研究进展

分析了钛/铜异种金属焊接存在的问题,介绍了钛/铜异种金属连接技术的研究现状,主要涉及钎焊、摩擦焊、爆炸焊、扩散焊及电子束焊等方法,同时指出这些焊接方法的特点、最新进展及适用性。对于推动钛/铜异种金属焊接的科学研究及工程应用具有重要意义。

镁-铜异种金属连接技术研究进展

对比镁和铜的物理化学性质,结合镁-铜二元合金相图,分析镁-铜异种金属焊接存在的问题,介绍了镁-铜异种金属连接技术的研究现状。镁-铜搅拌摩擦焊是通过塑性流动和原子扩散实现连接,不易形成金属间化合物;扩散焊和钎焊通过控制焊接工艺参数控制金属间化合物的组织结构和厚度;镁-铜TIG焊通过中间金属来控制金属间化合物的生成和生长;冷金属过渡焊接技术可以通过控制热输入来控制铜的熔化和扩散,进而控制金属间化合物的生成和生长,实现镁-铜的熔钎焊。严格控制焊接工艺参数,加入中间层,采用低热输入等方法可以实现镁-铜的优质连接。

SOFC金属连接体材料的高温氧化和导电性能

以固体氧化物燃料电池(SOFC)金属连接体为研究对象,分析了SUS 430铁素体不锈钢和Haynes 230合金在阴极气氛(空气)中模拟SOFC的高温氧化行为。利用薄膜X射线衍射技术研究了合金氧化物的相组成及演化过程,通过扫描电镜观察分析了合金氧化物表面的微观形貌和厚度。结果表明,两种合金的表面均形成了多层氧化物,它们依次为基体/Cr2O3/MnCr2O4尖晶石相。两种氧化物相分别形成于不同的氧化动力学阶段。氧化动力学外推和氧化物面比电阻估算结果表明,两种合金的高温氧化和导电性能均可满足作为SOFC金属连接体的使用要求。

LaCoO_3涂层在SOFC金属连接体中的应用

通过溶胶-凝胶技术，在Fe-16Cr合金上施加LaCoO3导电涂层，研究了涂层对Fe-16Cr合金作为SOFC金属连接体的影响。利用X射线衍射和扫描电镜研究涂层和氧化物膜的结构和表面微观形貌。通过比较具有LaCoO3涂层的合金和Fe-16Cr合金之间的氧化动力学过程，发现在200～500h之间，具有LaCoO3导电涂层的合金和Fe-16Cr合金的抛物线常数分别为6．64×10^-10g^2／cm^4·s和6．62×10^-9g^2／cm^4·s，LaCoO3能有效地降低Fe-16Cr金属连接体的氧化速率，提高其高温导电能力。

铜应力缓解层对陶瓷-金属连接残余应力的影响

用有限元法计算了不同厚度铜片对Si3N4-4Cr10Si2Mo连接四点弯曲试样残余应力的影响,找出最大残余应力位置及数值。测量了不同厚度铜片作缓解层时连接试样强度。计算结果与测量结果一致性较好。当铜片厚度为0.3 mm时,连接试样残余应力最小,连接强度最高。

基于光纤Bragg光栅的飞机异种金属连接件腐蚀监测技术研究

针对飞机"铝合金板材+钢螺钉"异种金属连接结构易腐蚀的问题,采用光纤Bragg光栅应变传感技术研究了飞机连接结构模拟件的腐蚀实时监测方法。结果表明,运用理论分析和参考光栅方法剔除温度变化对光栅波长的影响,使得光栅波长变化量可以较好的描述将不同时间下腐蚀引起的"枕垫效应"损伤程度,提高了实时腐蚀监测数据的精度,建立了腐蚀损伤与光栅波长变化量的关系。

陶瓷—金属连接中的残余应力

对陶瓷和金属连接中造成的残余应力的产生机制、计算、测量及缓解进行了较全面的介绍 :陶瓷 -金属连接的残余应力主要是由于陶瓷和金属的热膨胀系数不匹配造成的 ,其大小受多种因素影响。残余应力对陶瓷 -金属连接性能有极大影响。目前 ,对精密陶瓷中残余应力的计算主要采用有限元、边界元等数值方法 ,且主要针对简单对接接头 ,对实际工作中比较复杂的结构计算较少。在残余应力的测定方法中X射线衍射法比较成熟。而对残余应力的缓解主要采用加应力缓解层、设计合理的连接结构、采用合理的连接工艺等方法。

中温SOFC金属连接体材料的氧化规律和导电行为

系统地研究了SUS430铁素体不锈钢在中温SOFC阴极气氛（空气）中的氧化动力学、表面氧化物特征以及表面氧化对导电行为的作用。通过750℃静态空气中的氧化实验得出氧化增重与氧化时间的动力学关系；采用“4点法”测量合金表面氧化膜的面比电阻（ASR）；利用XRD和SEM表征表面氧化物的相结构、微观形貌及成分。实验发现，氧化动力学符合抛物线规律，并呈现出多级氧化现象；所生成的表面氧化物主要为Cr2O3和MnCr2O4；表面氧化物的ASR与测量温度之间的关系满足Arrhenius方程，并且在600～700℃之间，其斜率发生改变。结合氧化过程中的阳离子扩散、氧化物形成热力学以及半导体的导电机理对多级氧化动力学机制、氧化物相形成规律以及面比导电行为进行了理论分析。在此基础上，对SUS430作为中温SOFC金属连接体材料的可能性做出了合理的评估。

陶瓷/金属连接界面韧性及其实验测定

基于能量叠加和梁的等效截面转换原理，本文导出了计算Ｓａｎｄｗｉｃｈ梁试样界面裂纹扩展能量释放率的解析式，并利用专门设计的四点弯曲实验系统测得了Ｓｉ３Ｎ４／Ａｌ真空扩散连接界面的韧性，进而为优化陶瓷／金属连接工艺、筛选材料组配和评价其连接界面的抗断裂性能提供了必要的研究方法和实验手段。

固体氧化物燃料电池金属连接体研究中若干问题的探讨

以含Mn的固体氧化物燃料电池(SOFC)金属连接体Fe-Cr-Mn合金为研究对象,探讨了目前在研究过程中面比电阻理论,面比电阻实验测试和合金表面氧化物XRD谱分析中存在的几个问题.导出了正确的面比电阻公式,对氧化合金表面生成的氧化物相结构进行了深入探讨.

固体氧化物燃料电池(SOFC)用NiMoCr金属连接体氧化行为研究

金属作为固体氧化物燃料电池(SOFC)连接体材料已成为可能并成为研究热点。本论文对SOFC用Ni-MoCr合金分别在SOFC阴极和阳极气氛条件下的高温氧化性能作了详细的研究。结果表明:阳极(燃料极)条件下氧化所形成的是MnCr2O4尖晶石;阴极(空气极)条件下氧化所形成的是不含Cr的致密NiMn2O4型尖晶石,能有效抑制Cr的挥发,降低阴极Cr毒化现象,并提高合金表面氧化物的导电性能。

金属连接的原电池腐蚀模拟试验研究

模拟实际工程中不同金属连接形式和不同的环境介质,对其进行腐蚀现象和腐蚀程度的长期观察,得到各种工况腐蚀程度图。分析原电池腐蚀机理,指出不利的金属搭接方式和环境介质严酷程度的排序。试验表明:铁和镀锌铁之间搭接抗腐蚀效果最好,在介质中海水水线附近环境对金属的侵蚀最为严重。

固体氧化物燃料电池金属连接极涂层材料YCo_(0.6)Mn_(0.4)O_3的性能

通过丝网印刷法在SS410合金上涂覆YCo0.6Mn0.43抗氧化涂层材料,采用氧化增重法、SEM-EDX、四探针法分别对SS410合金及其涂覆抗氧化涂层后的高温氧化速率、微观形貌和面积比电阻进行了表征.结果表明,通过丝网印刷法在合金表面涂覆连续致密的陶瓷涂层材料,YCo0.6Mn0.4O3涂层在循环氧化过程中与基底结合牢固,没有出现剥离脱落.涂覆YCo0.6Mn0.4O3涂层后,在800℃下SS410合金的氧化速率降低1个数量级,在800℃氧化150h合金的面积比电阻由未涂层的72mΩ·cm2降到了16mmΩ·cm2,大幅度地提高了合金的高温抗氧化性能及电导性能.