Experiments and computer simulation analysis of impact behaviors of micro-sized abrasive in waterjet cutting of thin multiple layered materials

The abrasive waterjet (AWJ) is now widely used in the advanced cutting processes of polymers,metals,glass,ceramics and composite materials like thin multiple-layered material (TMM).Various research and development efforts have recently been made to understand the science of AWJ.However,the interaction mechanism between a workpiece and high-velocity abrasive particles still remains a complicated problem.In this work,the material removal mechanisms of AWJ such as micro penetration and micro dent were experimentally investigated.In addition,a new computer simulation model considering high strain rate effect was proposed to understand the micro impact behavior of high-velocity micro-sized abrasives in AWJ cutting.

轻薄微弹皱组织衬衣面料的设计与开发

针对现有衬衣面料花型简单、线条缺乏变化、易被仿制等问题,以天竹/棉精梳混纺纱作为经纱,涤纶/天竹混纺纱作为纬纱,设计开发天竹/CJ 70/30 11.8×T/天竹50/50 11.8+44.4 507.5×354 208.5小提花组织面料;详述该面料的原料选用、上机组织设计、经纬纱质量指标以及整经、浆纱、穿综穿筘和织造工序的工艺要点,并对坯布布样外观进行展示和说明。指出:该面料组织较复杂,外观纹路清晰、凹凸有致,花纹错落变化有轻微褶皱、轻薄微弹且难于仿制;优化工艺后,其织造生产效率为92.1%,产量为225 m/(8 h),下机一等品率为93.6%,经后整理修织入库一等品率可达99.89%,可提升企业经济效益和市场竞争力。

含Ⅰ型单纯凹陷缺陷油气管道残余应力的数值分析

维持高水平的管道完整性和可靠性对油气管道工业至关重要。由于各种因素,造成管道失效。其中,管道上的缺陷是导致管道失效的主要原因,而凹陷缺陷又是管道上常见的缺陷类型之一。因此,有必要对管道上的凹陷进行深入的研究。针对油气管道上存在的I型单纯凹陷,分析I型单纯凹陷区域的残余应力与各参数之间的关系。基于疲劳寿命模型,分析凹陷区域的残余应力对管道疲劳寿命的影响。对于新管线的设计和在役管线的维护具有重要意义。

基于复合材料层合板断裂韧性的实验研究

采用试验的方法研究正交铺层层合板的1型断裂韧性,采用T800s/M21预浸料,针对不同铺层方案进行了试验。使用两边缺口拉伸试样,根据Bazant提出的尺寸效应对断裂韧性的影响,在长宽比不变的情况下,设计不同尺寸的试样(44,52,60,68,76,84,92,100 mm)进行试验。数据的处理采用2种不同方法,分别由Bao等和Bazant提出,并与文献中的结果进行了对比。通过比较结果并结合断口形貌的分析可知:尺寸效应和铺层对断裂韧性有的不同影响。

基于有限元仿真的喷丸工艺参数对冲击坑形状和尺寸的影响

喷丸工艺是一种有效提高工件疲劳寿命和改善工件表面完整性的表面处理方法,被广泛应用于航空、航天、船舶、汽车等军民用领域。研究表明,弹丸冲击金属材料表面形成的冲击坑形状和尺寸与工件表面完整性有重要的对应关系,表面完整性是影响结构零部件工作质量、寿命和可靠性的重要因素。本文应用有限元分析的方法系统地研究了喷丸处理过程中的一些关键参数对形成的冲击坑形状和尺寸的影响,结果显示,弹丸速度、直径、材料、重复冲击次数对冲击坑的尺寸影响显著,同时,弹丸的屈服应力对冲击坑的形状影响显著,而弹丸与靶材之间的摩擦系数对冲击坑的形状和尺寸影响都较小。冲击坑直径比的饱和值为2.5,冲击坑深度比的饱和值为0.2。将冲击坑模拟结果与Nobuyuki等人用ANSYS软件所模拟的结果进行对比,结果吻合得较好。本文有限元模拟的结果,可用于对生产实际中喷丸工艺参数的优化,对新机研制中的飞机壁板等零件的喷丸成形工艺制定具有重要的指导意义。

CFRP修复撞凹后导管架构件轴向承载性能研究

海上风机导管架结构在使用期限内容易受到船只的侧向撞击。针对圆柱形导管架构件受到撞击后及碳纤维修复后的轴向承载能力进行了相关的研究,探讨了同一凹痕尺寸下修复方式对圆管构件承载能力的影响以及凹痕尺寸对圆管构件承载能力的影响。设计了3根未加固柱和6根CFRP加固柱开展了轴压试验研究,并与有限元所得破坏模式进行对比。静力试验结果与有限元破坏模式十分接近,这为后续的导管架结构的设计及维护提供了一定的参考意义。

基于全尺寸试验的管道凹陷回弹回圆行为研究

回弹回圆行为直接影响管道凹陷深度和应力应变状态。为了明确凹陷回弹回圆行为对管道结构完整性的影响,建立回弹与回圆修正系数,估算内检测报告的非约束凹陷成形时的最大深度以及受约束凹陷去除约束回弹回圆后的最小深度,对2种管径、3种壁厚的X70螺旋钢管开展了全尺寸凹陷回弹与回圆试验。试验结果表明,凹陷回弹回圆受管道径厚比、压头形状与尺寸、凹陷位置和深度等多种因素的影响。零内压下所有凹陷的平均回弹率达到23%、最大达到38.4%,内压产生的环向应力为50%管材规定的最小屈服强度(SMYS)时的平均回圆率达到29.6%、最大达到49.6%,而凹陷变形全过程平均回弹+回圆率达到了54.6%,导致不同约束状态下的凹陷评价结果差异很大。采用非线性回归方法拟合了凹陷回弹与回圆系数公式,误差分析显示拟合预测精度较高,能够满足凹陷回弹与回圆前后的深度估算,可以更精确地评估含凹陷管道的结构完整性。