“双碳”背景下岩石力学教学改革——基于岩石实时高温剪切实验系统

为让学生深入理解“双碳”目标,探索岩石力学中蕴含的“双碳”问题,该文基于岩石实时高温剪切实验系统,创新性地将“双碳”战略实施过程中涉及到的地热资源开发、干热岩开采等问题融入岩石力学教学中。岩石力学课程中该实验系统的引入,可以帮助学生更好地理解地热资源的特性和行为,熟悉高温高压下岩石的物理特性和力学行为,掌握高应力环境下节理岩体的剪切力学特性及破坏特征。同时,以新的实验系统为载体,可以激发学生的学习兴趣,培养学生的动手能力和创新思维,进而加深学生对理论知识的理解。另外,通过实验可提高学生的实践水平,将所学知识充分应用到工程实际中。

高温剪切下料工艺研究

高温剪切下料(又称锻造温度下料)是指在线将坯料加热到锻造温度下进行剪切的一种下料工艺,其在节能节材和实现模锻工艺的自动化和连续化方面有着不可替代的优势。本文通过总结和分析国内外关于高温剪切工艺的发展现状,结合现有的精密剪切技术和装备,针对性的提出了适合高温剪切的下料方式和剪切模具:斜面加压剪切有效地避免了棒料剪切过程中由于翘曲引起的剪切精度不高,是一种理想的高温剪切下料方式;在模具的表面进行堆焊和相应的热处理得到的剪切模使用寿命长且易于修复,是理想的高温剪切模具。

微表处用改性乳化沥青高温性能及评价指标研究

文章为研究丁苯橡胶(SBR)掺量对改性乳化沥青高温性能的影响,对不同SBR掺量的改性乳化沥青进行软化点、针入度、高温剪切流变与车辙变形试验,分析其高温性能影响趋势,并通过灰色关联法分析改性乳化沥青的针入度、软化点、高温流变性能与抗车辙性能的关系:结果表明:SBR的掺入能有效提高改性乳化沥青的高温性能,随着SBR掺量的增加,改性乳化沥青软化点、复数剪切模量、车辙因子与临界温度呈上升趋势,说明SBR掺量的增加可以有效提高改性乳化沥青高温抗车辙能力,降低其高温敏感性;改性乳化沥青混合料的抗车辙能力随着SBR掺量的增加而提高;通过灰色关联分析发现可采用改性乳化沥青的针入度与相位角(58℃)表征其抗车辙能力。

我国高温高剪切条件下粘度测定法简介

高温高剪切条件下的粘度是苛刻条件下润滑油的重要质量指标;阐述和对比分析了目前国内测定高温高剪切条件下润滑油粘度测定的三种方法(SH/T 0618、SH/T 0703和SH/T 0751);简要介绍了国内外高温高剪切粘度仪的应用;最后指出高温高剪切粘度仪的国产化及其推广应用尚需进一步努力。

曲柄式飞剪高温剪切过程的数值模拟

分析了采用经验公式或实验方法获得剪切力和剪切功的缺陷和难度,提出采用金属韧性断裂研究飞剪高温剪切过程的方法,对此开展了曲柄式飞剪的剪切过程与金属韧性断裂过程的对比分析,确定了金属韧性断裂在剪切模拟上的可行性。在此基础上,探讨了金属韧性断裂模拟剪切的流程,并以某钢为例,开展了大量的实验研究,确定了材料的本构模型、高温剪切下的断裂准则和断裂因子,模拟了曲柄式飞剪在高温下的剪切过程,最终获得了剪切过程中的剪切力和剪切功历程,为曲柄式飞剪的传动计算和结构设计提供基础数据。

一种高温耐剪切超分子缔合弱凝胶清洁压裂液体系

超分子聚合物化学是超分子化学与高分子化学相互交叉融合形成的新方向，因此基于前期对超分子压裂液的研究成果，采用对疏水单体增溶性能好的ASF-1两性离子表面活性剂，与自制的LCM长碳链阳离子不饱和成链单体、自制的HTM抗高温单体等进行胶束共聚合反应，合成了一种高温耐剪切的超分子聚合物稠化剂SPM-2。通过复配具有蠕虫状胶束的物理交联剂PCA-1，制备出一种超分子缔合弱凝胶压裂液（0.8% SPM-2＋0.5% PCA-1）。该压裂液具有超分子“蜂巢”网格结构，表观黏度随物理交联剂加量增大而持续增加，达到了胶束与聚合物链的强物理交联效果。该压裂液在150℃、170 s-1、2 h下表观黏度保持在58 mPa·s左右，相比超分子聚合物溶液提高了30 mPa·s ；剪切速率从40 s-1增至1 000 s-1，再降到40 s-1后，压裂液黏度迅速降低并快速恢复，剪切回复性好；在0.01~10 Hz内进行频率扫描，压裂液弹性明显优于黏性；支撑剂沉降速率小于8×10-3 mm/s，悬砂能力相比稠化剂溶液提高了一个数量级；在90℃、2 h下破胶液黏度小于2 mPa·s，未检出残渣；岩心伤害率小于10%。室内实验结果表明，该压裂液可满足致密砂岩气藏高温储层压裂需求。

SiC/SiC复合材料高温面内剪切强度测试方法研究

以三维四向编织方式的碳化硅纤维预制体为增强相,选用聚碳硅烷为先驱体浸渍剂,采用聚合物先驱体浸渍裂解工艺制备了SiC纤维增强SiC陶瓷基(SiC/SiC)复合材料,进而采用自主设计研制的陶瓷基复合材料高温面内剪切测试夹具对SiC/SiC复合材料进行高温面内剪切强度测试,分析研究了试样形状尺寸、加载速率、夹具材料等对SiC/SiC复合材料高温面内剪切强度测试结果的影响,并分析了夹具材料、测试环境等对测试夹具寿命的影响,最终优化确认出一套较优的针对SiC/SiC复合材料的高温面内剪切强度测试方法。

金属棒料低应力高温精密剪切分离工艺的研究

为了实现金属棒料的低应力精密分离,本文提出了一种金属棒料低应力高温精密剪切分离工艺,并详细叙述了该工艺的工艺工程。本文针对06#钢金属棒料建立了有限元模型,分析了是否开槽、坯料温度对断面质量、剪切载荷和剪切功的影响。结果表明,预制环形槽有助于降低剪切载荷、剪切功和得到更加光滑平整的断面。新的工艺相比较于传统工艺在剪切载荷和剪切功两方面均有显著的降低,新工艺是一种绿色节能的工艺。

基于发动机油运动黏度计算高温高剪切黏度的研究与应用

通过测试多种不同型号发动机油100℃的运动黏度以及不同方法的高温高剪切黏度,建立由运动黏度计算高温高剪切黏度的经验公式,并通过换算公式将计算结果与实测结果进行了比较分析。结果表明,100℃的运动黏度与高温高剪切黏度呈良好的线性关系,与SH/T 0618雷范费尔特法高温高剪切黏度换算公式为y=0.2071x+0.9297,与SH/T 0703多重毛细管法高温高剪切黏度换算公式为y=0.2127x+0.9124,相关系数均超过0.98。以方法再现性为评判指标时,通过换算公式计算得到的高温高剪切黏度的准确度超过93%。

浅谈氢含量对圆棒端部开裂的影响

宝武杰富意特钢有限公司中棒未过RH的200方45钢放量生产的圆棒,经过冷剪分段后打捆入库,在库内堆放2~3 d后,出现批量性45钢端部开裂现象。端部开裂的圆棒返修处理,修磨后的圆棒出现二次、三次开裂现象,端部裂纹深度0.1~5 mm,存在较大的质量管控风险。通过对45钢炼钢工艺分析,发现过RH的45钢在任何温度下剪切均不开裂,不过RH的45钢在200~300℃下剪切端部存在开裂缺陷;通过对比圆棒各规格剪切残留应力分布情况,发现大规格剪切后端部残留应力大,端部开裂率偏高,由此得出,圆棒端部开裂受残留氢量及残留应力影响。为了解决圆棒端部开裂问题,采用高温剪切方式对圆棒进行分段,高温剪切圆棒硬度小,可大幅度降低圆棒所受的剪切应力,且高温剪切后圆棒存在一个缓冷过程,能将残留氢去除,有效解决未过RH的45钢端部开裂问题。

稀释剂对耐高温环氧树脂性能的影响

采用3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯(2010P)作为N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂(AG-80)/六氢苯酐(HHPA)固化体系的稀释剂。通过粘度、拉伸、高温剪切、示差扫描量热法(DSC)以及高倍显微镜等技术手段及方法,考察稀释剂含量对环氧树脂的粘度、力学性能和热性能的影响,研究了稀释剂与环氧树脂之间的相互作用。结果表明,2010P可以显著提高树脂的流动性。随着2010P含量的增加,体系的拉伸强度会呈现先上升后下降的趋势,在质量分数25%时达到最大值。DSC结果显示,2010P的加入会降低AG-80的玻璃化转变温度,但适量的加入可以进一步提高AG-80环氧树脂在高温条件下的粘接性能。当2010P的质量分数为30%时,树脂在200℃的剪切强度可达到13.78 MPa。

硅藻土改性沥青胶浆高温性能评价

采用常规指标试验和不同温度下的高温动态剪切（DSR）试验，分析了硅藻土掺量对改性沥青高温性能的影响。试验结果表明：加入硅藻土后沥青胶浆的高温抗车辙能力明显提高，温度敏感性显著降低；随着硅藻土掺量增长，高温性能先提高后降低，合理掺量为11％-13％；常规指标不适合用于评价硅藻土改性沥青高温性能。

植物肉挤出机双螺杆结构设计与验证

针对现有植物肉挤出机双螺杆结构挤出物料存在纤维结构差、挤出稳定性低等问题,设计一种基于植物蛋白肉纤维成型工艺的双螺杆。面向纤维成型工艺过程中螺杆进料混合段、升温熔融输送段、高温熔融剪切段、计量段不同的作用,对螺杆构型及其参数进行设计优化,并进行螺杆强度初步校核;建立物料在高温熔融剪切段的流道模型,分析流道内压力场、速度场及流体迹线分布,探究其元件组合对纤维成型的影响;研制螺杆样机并分析样品宏观纤维结构与组织化指数,验证植物蛋白肉纤维成型效果。螺杆强度达标且流场最高压力可达到391.8 MPa,正向螺旋元件+正向捏合块+反向螺旋元件的排列组合具有良好的建压输送及熔融剪切能力,挤出样品组织化指数高达2.582 4 g,且宏观纤维结构丰富。研究为食品级挤出机的双螺杆设计提供参考。

油酸酰胺丙基二甲基叔胺改性羟丙基胍胶耐高温压裂液的交联流变性能

为获得耐高温压裂液增稠剂新体系,采用油酸酰胺丙基二甲基叔胺疏水改性羟丙基胍胶(HPG),获得一种新型疏水改性耐高温耐剪切稠化剂(O-HPG)。利用红外光谱FTIR、低核磁共振LF-NMR、热重TGA等分析方法表征结构。利用4-参数振荡剪切交联流变动力学方程描述交联过程。进一步研究O-HPG与HPG溶液与有机锆交联剂交联形成凝胶的耐高温性耐剪切性能。研究表明,4-参数振荡剪切交联流变动力学方程可以很好拟合交联过程并得到最佳交联条件;向质量分数0.6%O-HPG基液中加入0.25%体积比的有机锆交联剂FAC-201(锆离子含量为0.5%),在pH 10.8下交联形成高黏弹凝胶,弹性模量达到178.8 Pa,比相同条件下HPG体系的(58.3 Pa)增加了2倍;O-HPG压裂液在200℃、剪切速率100 s^(-1)的条件下剪切1.5 h后保留黏度大于80 mPa·s,可满足高温压裂液黏度要求(大于50 m Pa·s),获得耐温200℃的压裂液体系。改性后O-HPG耐高温耐剪切性能较HPG有显著提高且O-HPG压裂液更易破胶。图9表4参15。

内蒙古临河-集宁深断裂中段早期韧性剪切带及其构造演化

临河 -集宁深断裂是一条具长期活动历史的复杂断裂带 ,以往对其早期演化研究甚少 .在 1∶5万区调工作基础上 ,测制了 5条 1∶2 0 0 0构造剖面 ,室内进行了大量的显微构造观察和组构测量 .研究表明 ,该断裂太古宙末表现为高角闪岩相—麻粒岩相的高温韧性剪切带 ,古元古代地壳在伸展体制下抬升之后又叠加有浅层次的绿片岩相低温韧性剪切活动 .中元古代之后转化为脆性断层活动 ,控制着不同时期的沉积和岩浆建造 .

煤直接液化中压高温高含固阀门故障分析及应对措施

神华煤直接液化的工艺流程设置复杂,介质为气、液、固三项流。具有高温及高含固的特点。中低压高温部位在苛刻的工艺条件下工作经常出现磨损、密封失效、开关困难等问题。对出现的失效机理进行分析,采取结构优化、选择更加耐磨的过流部件、可靠的密封结构、独特的冲洗设置等措施来应对磨损、内漏、开关困难等问题。带冲洗系统高温超耐磨剪切刀闸阀可以应用到其他的煤制油及煤化工领域中。

PE塑料改性沥青试验研究

为改善沥青的技术指标,增加废旧塑料的回收利用率,以PE塑料颗粒与基质沥青高温剪切制备改性沥青,通过3因素3水平的正交试验确定以高温剪切乳化机制备PE改性沥青的最佳工艺,并分析PE塑料颗粒掺量对沥青3大指标的影响以确定最佳掺量。

海南石碌铁矿床构造变形特征及其与铁多金属成矿富集的关系

海南石碌铁矿曾被誉为"亚洲最大的富铁矿",其形成、定位与褶皱变形及伴随的剪切、塑性流动等构造密切相关。石碌矿区构造变形大致分为早期(D1)复式向斜的形成时期、晚期(D2)褶皱叠加和剪切变形时期。后者又进一步分为韧-脆性变形(D2a),脆-韧性变形、层间滑脱断层形成(D2b)和脆性变形、矿体破坏(D2c)3个阶段。石碌铁矿床受NW—SE向复式向斜及其与NE—NNE向褶皱叠加所形成的横跨或斜跨褶皱的严格控制;褶皱过程所伴随的剪切变形和高温塑性流动是富铁矿形成的重要机制。复式向斜轴部,尤其是2期向斜褶皱轴的叠加部位往往可发现厚大的富铁矿体。

不同熔点的废旧PE裂解蜡温拌沥青性能研究

为考察聚乙烯蜡(PEW)对沥青的温拌规律,并推断作用机理,将两种不同熔点的废旧PEW-1(熔点95℃)和PEW-2(熔点105℃)以不同的掺量分别加入到基质沥青制得两种蜡改性沥青,采用针入度、软化点和延度探究了PEW改性沥青的常规性能,利用布氏黏度(CV)研究评价了PEW改性沥青的温拌效果;应用动态剪切流变(DSR)和短期薄膜老化(RTFOT)研究了PEW改性沥青老化前后的高温流变性能;借助傅里叶红外光谱研究推测了PEW与基质沥青主要发生的物理反应;通过热重-差热研究分析了PEW熔点对基质沥青的微观影响。结果表明,加入PEW后,沥青黏度下降,高温性能提升,其中PEW-1最佳掺量为5%,PEW-2为6%,老化后改性沥青的高温性能进一步提升,PEW-1的降粘和高温提升效果都好于PEW-2。红外光谱结果证明PEW与沥青之间未发生化学反应,两者为物理共混。热重-差热试验表明PEW的熔点可以影响改性沥青在熔程温度范围内的物态变化,进而影响温度敏感性。