短纤维增强橡胶密封复合材料纵向拉伸模量的预测方法

摘要： 建立了含界面相、纤维和基体的短纤维增强橡胶（SFRR）密封复合材料纵向拉伸模量的预测模型,采用Mori Tanaka方法得到了SFRR的纵向拉伸模量的预测公式,将其计算结果与试验数据进行对比;同时,探讨了纤维体积分数、界面相的厚度和模量对复合材料纵向拉伸模量的影响.结果表明：纵向拉伸模量预测模型的计算值与试验值较吻合,其最大相对误差为11.2%;SFRR的纵向拉伸模量随着纤维体积分数的增加而增大;界面相模量对SFRR纵向拉伸模量的影响显著,当界面相模量小于基体模量时,SFRR的纵向拉伸模量随着界面相厚度的增加而减小;当界面相模量大于基体模量时,SFRR的纵向模量随着界面相厚度的增加而增大.     

大模量比短纤维增强复合材料应力分布预测

提出了适用于纤维模量远大于基体模量时短纤维增强复合材料(SFRC)轴向应力分布的预测公式。建立了SFRC的轴对称单胞模型,对不同模量比下SFRC的纤维轴向应力分布进行了数值计算。通过与现有理论模型得到的应力分布对比表明,当纤维和基体弹性模量比小于37时,现有理论模型得到的纤维轴向应力和界面剪切应力均与有限元分析结果相吻合;当模量比大于37时,现有理论模型得到的界面剪应力与有限元分析结果基本保持一致,但是纤维轴向应力与有限元分析结果相差较大。与Hsueh模型相比,提出的预测公式与实验结果更为接近。     

高温球阀喷涂Al2-O3-TiO2和WC-Co涂层的耐磨粒磨损性能

采用激光等离子喷涂技术在已失效的高温球阀基体材料上制备Al2O3-TiO2与WC-Co金属陶瓷涂层,在摩擦磨损试验机上对涂层的耐磨粒磨损性能进行研究,利用扫描电镜、光学显微镜对涂层的显微组织结构、磨损表面及其相组进行分析,并采用维氏显微硬度计、WE-50型液压拉伸验机和箱式电热炉对涂层的显微硬度、结合强度及抗热震性进行测试.结果表明,Al2O3-TiO2金属陶瓷涂层的综合性能最好,可以用于失效高温球阀的再制造.     

液下气泡检漏方法研究

探讨了液下气泡检漏法的基本原理、泄漏率计算方法以及检漏精度和分辨率。应用该方法对石棉橡胶垫片的泄漏率进行了测定，试验结果与采用集漏空腔增压法测得的泄漏率具有较好的可比性。分析了液下气泡法用于工程实际时应注意的问题。     

微管道中压力驱动液体流动的边界速度滑移

微通道中气体流动的速度滑移现象已经获得普遍共识. 对于宏观流道中压力驱动的液体流动, 常常忽略其中的速度滑移. 但当流道的截面尺度减小时, 速度滑移对流动和传热的影响越来越显著. 基于Hamaker均质材料的假设, 建立了液体微团与固体壁面作用力的计算方法. 由近壁面流体微团的受力分析可知, 粗糙壁面对近壁面流体微团的作用力可以抵抗来自上层微团的剪切力, 从而保持近壁面液体微团的静止, 进而提出了液体微团速度滑移的判定准则. 根据发生滑移的液体微团上的受力平衡关系, 可以确定液体微团所受的壁面摩擦力, 再根据推导得到的壁面处液体摩擦系数的计算方法, 可确定液体微团的滑移速度量. 研究表明, 微管道中的压力梯度较大时, 壁面边界处速度滑移可能发生, 若忽略滑移速度则会给管内流量的计算造成误差.     

机械密封端面间液膜摩擦热的传热规律

建立了由机械密封的动环、静环、端面间液膜和密封介质组成的传热系统，研究了液膜摩擦热的传热规律．影响传热规律的主要因素有密封环对介质的给热系数、摩擦热流密度和摩擦热的分配系数等．推导了密封环与液膜的温度分布方程，在考虑液膜黏度随温度变化的基础上，对液膜的摩擦热和密封环的热变形进行了耦合分析，确定了变形端面之间的夹角．研究表明，液膜摩擦热对液膜特性和密封性能的影响显著，其不仅改变了端面间的间隙形式，而且使液膜黏度减小，导致泄漏率增加．传热系统的最高温度位于液膜内径处，绝大部分摩擦热通过动环传递到介质中．依据提出的传热分析方法，可确定密封环的最佳几何尺寸并选择合适的密封环材料．     

Ω环塑性极限载荷的确定

采用非线性有限元法对2种材料不同尺寸的Ω环模型进行了弹塑性计算，得到了各危险截面处的内压-应变曲线。依据2倍弹性斜率准则确定了各个模型的极限内压，进而求得内压单独作用以及内压和轴向位移联合作用下极限载荷与结构参数的关系。通过曲线拟舍得到了Ω环极限载荷的计算公式。极限载荷计算公式的建立为Ω环的设计与安全评价提供了依据。     

不同金属骨架变形特性对柔性石墨复合垫片力学性能的影响

采用ABAQUS有限元数值模拟研究柔性石墨金属波齿复合垫片的不同金属骨架在一定齿数、齿深和齿厚时的变形特性,在齿数N=3～7、齿深H=0.3～0.7 mm、齿厚t=1～1.6 mm参数组合下的波纹形金属骨架的压缩回弹性能较好。复合垫片的压缩量主要由柔性石墨提供,而回弹量则主要取决于金属骨架的结构形式和参数。对波纹形金属骨架与柔性石墨复合后的垫片的压缩回弹性能进行了数值研究,以复合垫片最佳压缩率和最大回弹率为目标,对金属骨架的结构参数进行了优化,优化后的波纹形复合垫片的骨架结构参数为齿数N=3,齿深H=0.7mm和齿厚t=1 mm;柔性石墨层厚度T=1.5 mm。     

叶轮切割方式对IS 100-65-200型离心泵性能的影响

采用Fluent软件在双参考坐标系下,利用有限体积法对雷诺时均Navier Stokes方程进行数值离散,选用标准κ-ε湍流模型,SIMPLEC方法求解,对IS 100-65-200型离心泵在不同叶轮切割方式下的内部流场进行了叶轮和蜗壳的耦合数值模拟.根据数值模拟结果预测IS 100-65-200型离心泵的性能,并分析不同叶轮切割方式对泵内部流场的影响.结果表明:泵的扬程、轴功率和效率受切割方式的影响明显,相同切割量下,随着切割角度的增加,扬程先升高后降低,切割角度θ在0°～ 20°的范围内扬程达到最高；轴功率先升高后降低,θ在20°左右时达到最高.反向斜切达到的最高效率和扬程明显高于正切和正向斜切,正向斜切达到的最高轴功率明显高于反向斜切和正切.内部流场分析表明:在相同外特性下,反向斜切时叶轮内低压区面积小于正切和正向斜切,提高了泵的性能,同时,反向斜切减小了隔舌处的回流,提高了泵的效率.不同切割方式下,切割前后叶轮出口相应位置处速度三角形并不相似.考虑切割角度的大小,对现有切割公式进行了修正和验证.     

基于蠕变的高温法兰连接系统寿命预测方法

长期工作在高温下的法兰连接系统，由于密封垫片和螺栓的蠕变松驰，使得垫片上的残余压紧应力逐渐减小，并最终导致连接系统的泄漏失效，在考虑垫片和螺栓螺栓蠕变的基础上，对连接系统进行变形协调分析，建立了高温下法兰连接系统的变形协调方程；进而导出了垫片残余应力与时间的关系式，即变形协调率型方程；根据紧密性概念，以最大允许泄漏率为失效准则，提出了高温法兰连接系统的寿命预测方法。