朱永雷[1]2002年在《加热炉保温材料热物性及特征缺陷的实验研究》文中进行了进一步梳理在化工、能源及机械领域中，工业用加热炉炉内的耐火保温材料经过长时间的高温使用后，容易粉化脱落，漏热严重。以红外热像技术和传热学反问题为基础的热无损探伤方法在加热炉故障诊断和检测中广泛应用。应用此探伤方法准确性在很大程度上取决于耐火保温材料导热系数和炉衬特征缺陷等数据资料的可靠程度。本文主要通过实验的方法研究耐火纤维材料KT—PTC的导热系数随温度的变化关系及炉衬特征缺陷对温度场的影响情况。 1．通过实验的方法测定耐火保温材料的导热系数，测算出耐火保温材料的导热系数随温度的变化规律。 2．加热炉的衬里损伤模拟实验，对炉衬内正方形和狭缝两种缺陷在不同的面积、深度下分别做了模拟，拍摄了大量的缺陷热图，通过分析热图得出缺陷大小形状的不同对炉体外表面温度场的影响关系。 3．在加热炉实际使用时，喷涂辐射涂料可以提高整个加热路的热效率。通过实验对喷涂在炉内壁的辐射涂料的性能做了测定，定性的分析这种辐射涂料对加热炉传热的影响情况。
马宁[2]2010年在《高强度钢板热成形技术若干研究》文中指出热成形技术是将传统热处理技术及冷冲压技术相结合的最新制造技术,刚兴起已受到国家产业政策、工业界及学术界的高度重视,具有广阔的发展前景和长远的发展生命力。本文从热成形技术工艺、热成形理论及实验方法、热成形过程的多场耦合本构关系、热成形过程的数值模拟、热成形复合材料技术及热成形技术的工程应用等方面对热成形技术进行了系统全面的研究。本文的主要研究成果如下：一、在热成形工艺方面基于独立自主开发的拥有自主知识产权的国内第一条热成形生产线介绍了直接热成形工艺和间接热成形工艺,分析了两种热成形工艺的特点,给出了选择不同成形工艺的方法。分析了高强度钢板热成形技术的关键技术和装备,总结了连续加热炉的核心技术要求、给出了热成形模具关键制造技术及设计方法,以及对热成形专用压机需具备快速动作、保压等关键技术进行了论述。研究了热成形工艺参数及其优化控制方法,分析了热成形工艺的关键工艺参数,即加热温度及保温时间、高温板料传递时间、冲压成形速率及模具冷却速率控制等,并对这些工艺参数的技术要求、优化控制方法进行了说明；结合热成形实例,提出了利用传统冲压数值模拟技术与高温材料参数相结合的手段对热成形参数进行快速辅助优化控制方法。二、在热成形理论和实验研究方面对热成形材料常温下的微观组织及其基本力学性能进行相关实验研究及理论分析；对热成形材料常温下的热成形性能进行了成形极限实验研究。对热成形过程中影响材料成形性能的硬化能力参数进行了实验研究；通过对材料硬化性能的分析,给出了热成形材料具有较好成形性能的温度区间。分析了热成形过程中板料各向初始轧制各向异性的实验方法,提出了一种新的方便高精度的实验方案用于测试材料的高温轧制各向异性。在热成形钢板进行高温拉伸及淬火实验的基础上,建立了马氏体相变点Ms、马氏体转变速率θ及相变塑性系数k与应力之间关系,进而建立了硼钢热成形过程中的热、力、相变耦合模型。引入了混合定律,对多相混合组织的热容、导热系数、热膨胀系数等热物性参数、弹性模量E及屈服极限等力学性能参数进行了等效分析。对热成形应变组成及其形成机理进行了分析,引入了相变体积应力及相变塑性应力等新概念。叁、在热成形过程的数值模拟技术方面在建立的高强度钢板热成形热、力、相变耦合本构方程的基础上,发展了热成形非线性大变形动力显式有限元方程；通过定义接触控制参数的概念,将材料的高温性能引入接触与摩擦模型；将热成形过程中的相变潜热引入温度场,并进行了有限元分析；在自主开发的商业化金属成形CAE软件KMAS (King-Mesh Analysis System)基础上,开发了考虑多场耦合的非线性、大变形热成形动力显式数值模拟模块。基于虚功率方程及持续平衡方程建立了热成形静力显式多场耦合有限元列式,在KMAS软件基础上,开发了热成形静力显式数值模拟模块。四、在热成形金属复合材料技术方面发现了热成形分层金属复合材料及其制造工艺;分析了这种热成形新型金属复合材料各层的硬度、强度及塑性性能的连续梯度分布规律；通过对比车门防撞梁新型金属复合材料与内部各相材料在冲击载荷作用下的冲击力、吸能等性能对比,说明了金属复合材料综合了各单相材料的优秀性能,适合用于承受冲击吸能构件的选材。给出了热成形连续梯度分布金属复合材料成形工艺,通过控制热成形过程中的加热温度及模具冷却管路布局,得到了材料性质呈连续梯度分布的特殊金属复合材料。通过实验及数值模拟分析,说明了这种金属复合材料特别适合于耐碰撞冲击材料的选材。五、在热成形技术工程应用方面提出了判断耐冲击零部件性能的数值模拟方法,即根据零部件在整车碰撞中的约束情况对零部件进行相应约束,然后进行准静态或者动态冲击数值模拟。基于上述方法对某车型前保险杠横梁进行了热成形材料厚度的优化设计,在性能提升的同时重量减轻40%。对热成形金属复合材料零部件的优化设计进行了研究。首先通过对B柱进行冲击数值模拟证明了所提出的判断耐冲击零部件性能的数值模拟方法的可行性。进而通过对车身典型零部件B柱及S型梁应用热成形复合材料工艺进行优化设计,得到了比传统结构耐冲击能力更好的热成形金属复合材料零部件,同时给出了热成形金属复合材料零部件的优化设计方法。对热成形零部件在车身设计中的应用方法进行了研究,提出了热成形零部件用于车身设计的“功能设计”方法,通过4种工况下整车侧面碰撞结果的对比分析,说明了热成形零部件在车身设计中的作用机理,并详细阐述了“功能设计”方法的内容。
周靖[3]2015年在《硼钢热冲压热模拟实验与损伤演化建模仿真研究》文中提出安全和环保成为当前汽车制造业的发展主题,采用超高强度钢板制造车身不仅可以减轻车身重量、降低油耗,而且可以提高车身碰撞安全性。超高强度钢板在传统冷冲压中易出现破裂、回弹等成形缺陷,而硼钢热冲压工艺可以有效地解决这些问题。硼钢热冲压工艺主要流程：加热钢板至奥氏体化温度并保温一段时间,随后板料被迅速转移到安装在快速压力机的模具上,利用配有冷却系统的模具成形后,保压一段时间,在模具中淬火获得完全马氏体组织并使零件形状尺寸趋于稳定,淬火后零件抗拉强度达到1500MPa级别。硼钢热冲压工艺是典型的零件成形成性一体化技术,能在保证零件成形的基础上,同时提升零件性能,属于零件成形研究领域前沿。热冲压工艺中存在很多工程科学问题需要被解决：热冲压工艺对板料力学性能和微观组织的影响规律,板料加热和模具淬火过程中相变问题,板料热成形条件下高温变形行为,板料高温成形性能和成形极限,板料与模具之间的传热、摩擦行为等。本文借助热物理模拟技术摸索硼钢热冲压工艺对板料力学性能和微观组织的影响规律和板料热成形条件下高温变形行为,并重点研究硼钢热冲压成形过程中板料损伤演化、建模和模拟。利用Gleeble热模拟实验机开展硼钢热冲压工艺影响规律热模拟实验研究。研究不同加热曲线对22MnB5高温成形性能和淬后力学性能的影响,结果表明组合式加热曲线最优；进行连续加热相变实验,建立22MnB5奥氏体化Johnson-Meh1-Avrami方程；进行热冲压工艺流程热模拟实验,探索工艺参数对22MnB5力学性能和微观组织的影响规律,获得了最优的热冲压工艺参数。实验结果将为热冲压工艺制定和工艺参数选择提供实验依据和理论指导,并揭示了热冲压工艺中22MnB5微观组织演化规律。通过Gleeble热模拟实验机进行高温拉伸实验研究热成形条件下22MnB5高温变形行为。建立了考虑应变的Arrhenius型本构方程,该方程使用双曲正弦函数,考虑高温变形热激活过程,能够较好地描述22MnB5热变形真应力-应变关系。建立了基于位错密度的统一粘塑性本构模型,通过遗传算法优化求解模型材料常数,该模型考虑加工硬化、位错密度、应力、应变率、温度等内变量之间内在关系,能够反映22MnB5高温变形本质规律。利用SEM观察高温拉伸试件断口附近微观组织与断口形貌,分析损伤产生和演化机理,揭示了22MnB5高温单轴拉伸损伤演化过程：夹杂颗粒剥落→微孔洞形成→微孔洞汇聚→较大的微孔洞→微裂纹形成→材料接近破坏。基于连续介质损伤力学建立耦合损伤统一粘塑性本构模型,模型可以描述高温拉伸变形中加工硬化、稳态流动、损伤破坏叁段过程,实现了真应力-应变曲线陡降段预测。编写VUMAT子程序并进行单轴拉伸有限元模拟,验证模型准确性和VUMAT子程序有效性。由热态凸模胀形试验获得22MnB5高温成形极限曲线。引入多轴损伤因子,把单轴状态耦合损伤统一粘塑性本构模型推广至平面应力状态,利用成形极限曲线数据优化求解模型参数,由所建立的平面应力状态损伤本构模型预测不同变形条件下22MnB5高温成形极限。分析了模型参数对成形极限曲线预测效果的影响。编写VUMAT子程序并进行比例拉伸有限元模拟,验证模型准确性和VUMAT子程序有效性。采用弹性预测、塑性迭代修正应力更新算法编写耦合损伤统一粘塑性本构模型VUMAT子程序。利用开发的VUMAT子程序,进行高温单轴拉伸有限元模拟分析,利用实验数据验证了有限元计算的断裂位移和载荷-位移曲线。进行杯形热拉深试验及其有限元模拟,验证了模型对热冲压成形中破裂现象的预测效果,并摸索了工艺参数对杯形热拉深成形极限的影响。利用二次开发的有限元模拟M形截面零件热冲压成形过程,分析了M形零件成形过程的应变场、应力场、温度场和损伤分布,对比了M形零件实际厚度与有限元计算厚度。通过以上叁种有限元模拟及相关验证,说明所建立的耦合损伤统一粘塑性本构模型对热冲压成形过程中损伤演化计算的准确性和破裂预测的有效性,能够把该模型运用至实际零件热冲压数值模拟过程中,以预测实际零件的成形极限并避免破裂缺陷的产生。
陈睿恺[4]2012年在《30Cr2Ni4MoV钢低压转子热处理工艺的研究》文中研究说明30Cr2Ni4MoV钢大型低压转子是AP1000百万千瓦级核电机组的关键部件。本文围绕低压转子热处理工艺的制订，采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、热模拟试验、力学性能测试等方法，研究了30Cr2Ni4MoV钢的TTT、CCT曲线和相变动力学，详细分析了该钢在不同等温温度及冷却速度下的组织演变规律，阐明了组织转变的复杂性；并通过热膨胀法、排水法、差示扫描量热法、激光脉冲法等手段，建立了包括30Cr2Ni4MoV钢的相变动力学、热物理性能和力学性能的数据库。运用数值模拟与物理模拟相结合的方法，预示了多次正火工艺各个阶段转子心部的晶粒变化过程，并探讨了在大型低压转子上采用该工艺的可行性；提出了基于部分珠光体转变的等温预处理细化晶粒新方法。采用温度-相变-应力/应变耦合的数学模型模拟并分析了低压转子热处理过程中的温度、相变和应力演变，为直径1768mm和2826mm两种典型低压转子制订了锻后热处理和性能热处理工艺，并结合生产试制结果提出了设备改造和工程实施建议。为了指导低压转子加热工艺的制订，研究了30Cr2Ni4MoV钢的奥氏体化相变动力学。测定了0.008~20°C/s范围内不同加热速率下的膨胀曲线，运用Kissinger方法进行了基于非等温相变Johnson-Mehl-Avrami模型的动力学分析，确定了奥氏体化相变激活能Q约为2.367×10~6J/mol，J-M-A指数n约为0.2448，指前因子ln k0约为270.5。当设定J-M-A方程中温度变量为不同数值时，可获得等温奥氏体化相变动力学曲线。该研究也表明，对于孕育期极短而难以准确测定的等温相变动力学曲线，从连续转变动力学数据中提取是一种行之有效的方法。为了指导低压转子淬火工艺的制订，测试分析了30Cr2Ni4MoV钢的TTT曲线和CCT曲线与组织转变。结果表明发生珠光体转变的临界冷速为3.3°C/h，生成马氏体及下贝氏体的临界冷速为1°C/s。通过对连续冷却与等温转变组织的对照分析，并结合TTT、CCT曲线的转变量测算，获得了该钢在不同冷速下连续冷却转变产物的组织形貌特征和演变规律：冷速5~10°C/s时，转变产物为马氏体，其中自回火马氏体量随着冷速降低而逐渐增多；冷速1~2°C/s时，转变产物为马氏体及一定数量下贝氏体，碳化物颗粒随着冷速降低而逐渐变大增多；冷速0.2~0.5°C/s时，转变产物以低温上贝氏体和马氏体为主；冷速0.01~0.1°C/s时，转变产物以中温块状铁素体、粒状贝氏体和粗大的上贝氏体为主。结合组织形貌特征的观察以及冷速与相变量的计算，研究了低压转子不同位置上冷速、组织与硬度的关系。在淬火冷却过程中低压转子不同位置处的冷速差异显着，使它们的组织和性能也有较大区别：表面位置在中温转变区内的平均冷速可达10°C/s以上，生成的马氏体组织硬度可达500HV；心部位置冷速仅0.01°C/s左右，转变产物中的粒状贝氏体和中温块状铁素体会对性能产生不良影响，使硬度降低到370HV以下；在0.01~10°C/s范围内，转变产物的硬度随着冷却速度的降低呈逐渐减小趋势，两者关系曲线的拐点处的临界冷速为0.2°C/s。由此可见，不同类型的贝氏体在组织形貌和性能上存在显着差异，不能仅以不出现先共析铁素体或珠光体的临界冷速（3.3°C/h）作为制订低压转子淬火工艺的准则，在实际生产中淬火冷速应不低于开始出现粗大上贝氏体和中温块状铁素体的冷速（0.2°C/s）。为了解决热处理过程计算机数值模拟中材料热物性参数和力学性能参数缺乏的问题，本文通过系统的测试，建立了30Cr2Ni4MoV钢不同组织（马氏体、贝氏体和奥氏体）的热物理性能（热膨胀系数、密度、比热容、相变潜热、导热系数）和力学性能（弹性模量、屈服强度、塑性模量）参数的数据库，得到了这些参数与温度的函数关系。并根据Greenwood-Johnson相变塑性模型，实验测试并建立了模型参数关于等效应力和温度的函数关系。研究结果表明，对马氏体相变而言，外加应力对Ms与参数的影响可以忽略不计；对贝氏体相变而言，孕育期t s随着温度的升高而显着增大，参数n随着温度和等效应力的增大而减小，参数b总体上不受等效应力和温度的影响；马氏体和贝氏体的相变塑性参数K分别为8.77110~（-5）MPa~（-1）和8.9488105MPa~(-1)。30Cr2Ni4MoV钢大型低压转子锻后热处理的主要目的是调整锻后组织细化晶粒。在相变动力学与组织转变的研究基础上，探索了不同热处理工艺的晶粒细化效果。运用有限元数值模拟与热模拟炉物理模拟相结合的方法，对直径2900mm低压转子心部在多次正火不同阶段的晶粒演变过程进行研究，提出了可以满足细化晶粒要求的多次正火工艺。本文提出了基于部分珠光体转变的等温预处理晶粒细化创新工艺，实验验证了其对于30Cr2Ni4MoV低压转子的细化晶粒作用，与四次正火工艺具有相同的细化效果，且更加省时节能。本文为直径1800mm和2900mm低压转子制订了多次正火和等温预处理两种锻后热处理工艺。通过温度-相变-应力/应变耦合的计算机模拟得到低压转子冷却过程的温度、组织、应力分布规律，结果表明淬火冷却数学模型中的相变应变及相变塑性应变因素对转子内应力场演变的影响很大。不同直径低压转子在不同喷水强度下冷却过程的模拟结果表明，在10~100(l/m~2s)的范围内改变喷水强度对低压转子心部贝氏体相变区（300~500C）的平均冷速及冷却时间的影响很小，喷水时间长短的选择主要由转子截面直径大小决定，为低压转子淬火设备的改进与设计提供了依据。据此，制订了直径1768mm和2826mm两种典型低压转子的性能热处理工艺，前者已经过试制生产检验，各项力学性能均符合要求。
蒋礼[5]2009年在《无铅焊点的热损伤电测理论及应用》文中研究表明高密度电子封装集成化,使得焊点可靠性评估和检测更加困难,而封装无铅化,又给焊点可靠性研究带来新的问题。无铅焊点的可靠性问题中,热可靠性问题占了大部分,其热可靠性问题是源于热损伤。因此,对无铅焊点的热损伤研究成为热点问题。怎样检测无铅焊点热损伤是研究者面对的重要课题。本文是在热载荷条件下基于电测理论及方法的单个无铅焊点热损伤的基础研究。主要工作及结论如下：1、无铅焊点的热损伤理论研究本文描述单个无铅焊点热损伤电测方法的概念,并分析电测方法的优缺点和可行性。基于弹塑性热应力理论,结合无铅焊点的热载荷实际情况,分析了热对焊点的影响、焊点热损伤和失效的特征,针对焊点热损伤不同机理分析讨论了热蠕变和热疲劳损伤,将其受损截面和孔洞等效为有效损伤承载截面面积,基于能量守恒揭示了无铅焊点的损伤变量与剪切应变间的关系,为讨论损伤变量与电阻应变奠定了理论基础。从金属导体电阻的本质出发,结合固体裂纹等效理论揭示了电阻应变与裂纹扩展的定量关系。基于“有效承载横截面面积”模型和损伤力学导出无铅焊点损伤变量与电阻应变的关系,并进行了模拟实验。研究结果表明,不同载荷下的焊点的电阻应变特性反映了相应损伤变量的变化规律。通过损伤变量建立了焊点的电阻应变与焊点的热蠕变和热疲劳的塑性应变的定量关系,为实现在线电阻测量无铅焊点热损伤的方法提供理论依据。2、无铅焊点特性测试系统研制以无铅焊点电阻及电阻应变与焊点损伤变量的关系为理论依据,采用电子技术、单片机技术和电子测量技术,研制了通过监测无铅焊点电阻描述其损伤过程的测试系统。该系统由上位机(PC)、下位机(单片机)、控制和测试装置的软硬件、测试平台等组成。为了保证测试系统的精度采取了如下的措施：选择精密元器件,应用多数据采集平均后计数,改四探针法为五点差分法等,使得测量电阻精度达到了微欧级。将无铅焊点在热载荷下的温度、时间、电阻、电阻应变等参量,以曲线的方式显示在PC机的界面上,它们反映了焊点的热损伤状态和失效过程。自制温度控制仪,采用Pt100铂电阻作为测温元件,测量分辨率达到0.125℃；实现了电加热炉功率的调节,并辨识系统工作模式,自动记录循环次数。3、电阻应变描述的无铅焊点热损伤实验研究在无铅焊点的恒温剪切蠕变实验中,室温(25℃)和高温(125℃)实验结果表明,两者的电阻应变特性曲线均可分为减速应变区域、线性(稳定)应变区域和加速应变区域,分别对应金属蠕变损伤的第一阶段、第二阶段与第叁阶段；电阻应变反映了焊点的热损伤,只需测试焊点在一段时间内少数几个时刻的电阻应变,便判定服役焊点所处的损伤程度；两者不同之处在于高温时的电阻应变大于室温时的电阻应变,表示高温时焊点的损伤大于室温时的损伤,并且使用寿命较室温时短。在无铅焊点的热疲劳实验中,温度范围从40℃到125℃,热循环加剪切应力蠕变疲劳实验结果表明：电阻应变变化过程反映焊点的热疲劳损伤过程；在循环温度范围内,高、低温端的不可逆电阻应变趋势相似,也有减速变化区域、线性(稳定)变化区域和加速变化区域,很好地反映了热蠕变的变化特性,但高温的不可逆损伤略强于低温的不可逆损伤；对焊点在循环的断裂前一两个循环周期研究,发现失效均发生在循环上升阶段。实验结果与理论关系吻合,证明此方法适合作为无铅焊点可靠性检测方法。4、基于电阻应变的无铅焊点热损伤与失效检测应用研究应用电测无铅焊点损伤理论,探讨了无铅焊点厚度的尺寸效应,温度与电阻应变迟滞回线和焊点失效判据,结论如下：(1)无铅焊点厚度的尺寸效应在剪切蠕变条件下,通过试验和有限元仿真的方法,对横截面积为1mm2的不同厚度的矩形焊点(Sn3.5Ag)研究。结果表明,当焊点厚度为0.25mm时,不仅电阻应变最小,而且蠕变性能最优。该无铅焊点的厚度尺寸效应,为其制作工艺提供了理论依据。(2)温度与电阻应变迟滞回线在无铅焊点的热蠕变疲劳中,通过分析和研究温度与电阻应变的关系表明：它们具有类似于材料力学的应力应变迟滞回线的特性,该迟滞回线反映无铅焊点的损伤变化和积累程度,可逆电阻应变范围对应于可逆损伤变化,不可逆电阻应变范围对应于不可逆损伤积累,焊点的失效取决于不可逆损伤积累程度。温度与电阻应变的迟滞回线为无铅焊点热损伤的检测提供了新的检测方法。(3)无铅焊点的失效判据对大量无铅焊点热载荷下的电阻应变特性进行了分析研究,结果显示,每条电阻应变特性曲线均存在线性区域与加速区域的临界点,该临界点与热损伤变量的临界点对应,试验测得的临界电阻应变是0.05左右,过临界点之后焊点热损伤急速积累很快断裂失效,加速变化至失效的时间约占焊点使用寿命的20%-30%；40℃的电阻应变曲线临界点滞后于125℃的电阻应变曲线临界点,滞后时间约占焊点使用寿命的7.5%；在实际检测中临界点作为失效的判据；这些技术参数丰富了无铅焊点的可靠性检测内容。
刘晓燕[6]2005年在《特高含水期油气水管道安全混输界限确定及水力热力计算方法研究》文中认为我国大多数油田所产原油属于石蜡基原油,为了保证原油正常集输,早期油气集输系统普遍采用以油田气为燃料的加热输送工艺,即采取向油井产出的油气水混合物内掺高温水或热水伴热等技术措施,提高油气水的温度,使油井产出的油气得以安全有效地收集和输送。我国各油田每集输1t原油平均耗气15～35m3,大庆每集输1t原油平均耗气27m3,油田年耗气达13×108m3,集油能耗已占地面工程总能耗的78%,能耗巨大。随着油田开发的深入,目前我国东部陆上油田大部分已进入开发后期,绝大多数油井综合含水已超过85%,部分油井已达到95%,由于水的比热几乎是原油的2 倍,含水率越高,集输原油加热能耗越大。随着油井综合含水的上升,油田面临着水、电、气等所用能源紧缺的局面,严重地影响着油田的开发生产,因此,节能降耗已成为油田至关重要的亟待解决的问题。对油井实施不加热集油是国内外矿场油气集输系统节能降耗的主要措施之一。从二十世纪七十年代开始,我国胜利、中原、辽河、长庆、扶余、华北、江苏、河南、大庆等油田相继开展了油气水混输不加热输送工艺的试验研究。迄今,已成功研究了自然不加热集输、化学辅助、通球辅助、掺常温水辅助等若干不加热集输工艺技术,并在生产中应用。但不加热输送的基础理论和影响因素研究仍不完善,不加热集输界限确定及水力热力计算方法缺乏系统的试验及理论研究。尤其是油田进入特高含水采油期后(综合含水超过85%),油井的总产液量不断上升,井口出油温度升高,油气水的流动状态及水力热力特性发生了变化,急需重新确定油气水混输管道不加热集输界限,研究相应的水力热力计算方法,开发不加热集输辅助运行管理软件,为油田实施和推广不加热集油提供技术支持,进一步提高油田整体经济效益和油气资源综合利用水平。本文从试验及理论两个方面,对特高含水期不加热集输的技术界限及水力热力计算方法进行研究,并开发不加热集输辅助运行管理软件。本文的研究内容是一个涉及油气集输、工程热力学、传热学、多相流体力学、试验技术及计算机技术等多门学科和领域的复杂多相流问题。围绕这一问题,本文主要开展了以下几方面工作:1、研究了特高含水采油期油气水不加热集输界限及水力热力试验方法,研制了两套利用油田实际油气水叁相流体进行流型及管输特性试验研究的装置,分别安装在大庆油田两个不同的采油区块。这两套试验装置与油井、集油管道及计量间的现有设施配合,实现了对集油管道油气水叁相混合物液量、气量、含水率、流型、压力、温度及油水流动状态的测试。这种试验方法更能反映油田特高含水生产实际,使研究成果易于在油田推广应用。2、试验研究了大庆油田特高含水集油管道中油气水流型及油水状态。研究结果表明,特高含水采油期油气水的流动均为冲击流,油水两相属于均相流、分层流或水为连续相的乳状-悬浮液。给出了
苏国萍[7]2012年在《基于谐波法的热功能材料热导率的实验研究》文中研究说明随着现代科技的快速发展,小到微电子机械系统,大到航空航天领域都涉及到热管理问题。选择合适的热管理材料有效地将器件中产生的热量导出并带走对于系统的正常运行十分重要。常见的用于热管理的功能材料有：碳纳米管阵列,碳化硅晶体,功能陶瓷等。热功能材料的热物性参数表征不准确,对热管理材料的应用研究提出了很大的挑战,改进原有的测量方法及开发探索新的热物性测量方法对热功能材料热性质的研究具有十分重大的意义。本文采用理论分析和实验相结合的方法,对热功能材料的热导率进行测量与研究。包括两方面的内容,首先将谐波法(3-omega)拓展到用于各向异性材料热导率的测量,设计新型的微型加热／探测器结构,用于同时测量各向异性样品材料叁个不同方向的热导率并进行理论分析(碳化硅晶体和碳纳米管阵列)。其次是建立3-omega方法高温实验测量系统,研究高温下功能陶瓷材料热导率与温度的变化关系,并分析其导热机理。设计了能同时获得各向异性材料叁个不同方向热导率的微型加热／探测器结构,根据不同宽度微型金属加热器产生的热波对基底的加热规律,建立同时获得各向异性样品材料叁个不同方向热物性的测量原理；使用蓝宝石标准样品对这种微型加热／探测器结构进行验证,所获得的蓝宝石热导率值与给定的热导率接近,误差小于5%,首次实现了各向异性材料叁个不同方向热导率的同时测量。使用能同时获得各向异性材料叁个不同方向热导率的微型加热／探测器结构,测量了常温下各向异性碳化硅晶体(4H-SiC,6H-SiC)叁个不同方向的热导率,理论推导出测量所需的最大频率范围,验证了本实验使用的测量范围的正确性。改进微型加热／探测器结构。考虑到实验过程中可能出现的问题,比如四焊盘与微型金属加热器间的连接线容易断开,用改进后的微型加热／探测器分别测量了蓝宝石和热氧化的二氧化硅薄膜的热导率,与用未改进前的微型加热／探测器的测量结果进行了比较,验证了使用改进微型加热／探测器测量的正确性。使用能同时获得各向异性材料叁个不同方向热导率的改进后的微型加热／探测器结构,研究了常温下各向异性CNT阵列(平行于基底平面横向生长)叁个不同方向的热导率(沿管长方向,两个管间方向),建立相应的叁层数学模型并进行理论分析。搭建了适用于3-omega方法的高温实验测量系统：由于3-omega方法常用的焊接方式不耐高温,实现几百度甚至1000℃以上材料热物性的测量十分困难。本文成功设计用于3-omega方法的高温炉结构、试样夹具结构和适用于高温下的连接结构。利用3-omega方法的高温实验测量系统,分别获得了干压成型法A1N陶瓷和流延法A1N陶瓷在不同温度下(300K-1100K)的热导率,并与前人的研究结果进行比较,氮化铝陶瓷的热导率随着温度的升高而减小；利用3-omega方法的高温实验测量系统,研究了室温到750K范围内锗酸盐玻璃陶瓷的热物性参数与温度的变化关系,并对其导热机理进行理论分析。叁个锗酸盐玻璃陶瓷样品成分相同,保温温度不同,研究发现,随着保温温度的增加,锗酸盐玻璃陶瓷的热导率增大。
朱德才[8]2007年在《固体界面接触换热系数的实验研究》文中研究表明当两个固体表面相互接触时，由于微观表面粗糙度的存在，其实际接触仅发生在接触面的一些离散的微突体上，实际接触面积只占名义接触面积非常小的一部分。这就使界面发生了不完全接触，而这种不完全接触最终导致了热流的收缩，使两个相互接触的固体间的温度产生一个阶跃变化。这种固体间的接触换热现象在航空航天、冶金、化工、核能、机械制造、微电子、热能以及低温超导等领域有着重要影响，也得到广泛的应用和发展。因此，有必要对其形成机理及影响因素作进一步的研究。本论文在分析了国内外相关文献的基础上，分析了界面接触换热的主要影响因素。两固体材料接触时，影响其界面传热的主要因素有：1、接触界面几何形貌：表面粗糙度，表面波度，接触表面斜度；2、载荷情况：接触压力，加载历史；3、温度条件：接触表面平均温度，热流密度及方向，温度变化历史；4、材料特性：接触材料的热物理特性，中间介质的热物理特性；5、界面接触情况：接触界面有无相对滑动，接触表面有无其他介质。因此固体材料接触界面间的接触换热是一个受载荷、温度、表面粗糙度、材料机械特性、接触面状况等多种因素影响的复杂问题。本论文从对接触换热系数的测量入手，针对接触换热系数受多种因素影响这一特点，设计出了一套可行的对接触换热系数进行测量的实验装置，并开发出相应的采集计算软件系统。对材料加工中经常用到的材料和工模具如：铝合金与5CrMnMo、不锈钢与不锈钢、紫铜与合金钢(3Cr2V8W)、GH4169与5CrMnMo、TC11与5CrMnMo、TA15与5CrMnMo在不同载荷、不同温度、不同表面状况、不同接触过程的接触换热进行实验研究。得出了接触面温度、界面载荷、中间介质、接触过程等因素对接触换热系数的影响规律。得出的结论如下：1．固体界面间的接触换热系数与接触面温度的关系并不是简单的正比关系；2．固体界面间的接触换热系数与界面载荷近似成正比关系；3．中间介质可以有效的改变固体界面间的接触换热系数的大小，在接触面间加入导热性好的材料可以增大界面间的接触换热；反之，加入导热性差的材料可以减少界面间的接触换热；4．在其它接触条件相同的情况下，不同的接触过程，界面间的接触换热系数也会不一样。
尚欣[9]2015年在《车身复杂结构件用超高强度钢双热成形关键技术研究》文中提出汽车A柱加强件是白车身零部件的重要组成部分,直接关系着驾驶员及乘车人员的安全,故要保证该零部件具有高的强度、刚度和耐撞性能。在汽车零部件要求绿色制造、轻量化和安全性的背景下,用厚度较薄的超高强度钢制造车身零部件是实现车身轻量化的有效途径之一。文中针对复杂车身结构件A柱加强件采用单热成形难度大、容易出现起皱、拉裂等问题,提出了一种新型的热成形技术—双热成形,即第一次加热后通过热成形获得预成形件,然后将预成形件第二次放入加热炉加热,再将加热的预成形件放置模具上进行保压淬火,最终热冲压件满足形状尺寸要求且强度达到1400MPa以上。本文从热成形工艺参数对超高强度钢性能影响及其工艺参数的优化、超高强钢BR1500HS高温力学性能及热力耦合本构方程、热成形过程的数值模拟及缺陷诊断、热成形模具冷却系统设计及共轭传热数值模拟分析、超高强度钢板热成形试验研究等方面对热成形关键技术进行了系统全面的研究。主要展开了以下几个方面的研究:①热成形原理及工艺参数控制分析了热成形原理及工艺参数控制,基于车身复杂结构件采用单热成形,成形件成形性能差容易破裂,提出了双热成形工艺。②工艺参数对超高强度钢BR1500HS性能影响规律及优化以超高强度钢BR1500HS为材料,对车身复杂结构件双热成形工艺中的相关工艺参数进行了研究。通过大量的物理实验,获得了淬火介质、奥氏体化温度、成形温度、应变速率、保温时间、冷却速率等关键热冲压工艺参数对超高强度钢BR1500HS微观组织、断口形貌、硬度、抗拉强度及马氏体相变点等方面的影响规律。基于响应曲面法对双热成形工艺参数进行了优化,并确定最优值用于指导实际生产。③超高强度钢BR1500HS的高温力学性能及本构模型构建通过高温拉伸试验,研究了超高强度钢BR1500HS在高温下的力学性能,分析了不同应变、应变速率及温度对材料应力-应变的影响规律。基于高温拉伸试验的应力应变数据,构建超强度钢BR1500HS在高温成形阶段和保压淬火阶段的热力耦合本构模型。④双热成形过程数值模拟。1)基于材料高温本构模型,通过有限元分析研究了成形件在高温成形状态下车身复杂结构件的温度场、应力场分布、热预成形力及热预成形行程,选择了能满足生产工艺的热成形参数。通过数值模拟软件对车身复杂结构件在双热成形中出现的破裂缺陷形成原因进行了研究,提出将冲压件端部改为开式不压边的方法,通过数值模拟及生产试验,解决了复杂结构件双热成形中出现的破裂缺陷问题。2)对镶块式模具的冷却管路参数进行计算和回路设计,基于镶块式热成形模具冷却系统,对汽车成形件重点部位的保压淬火阶段进行了共轭传热数值模拟,研究了该阶段模具和成形件温度场的变化规律及通过控制温度使成形件淬火后相变均匀化。⑤超高强度钢板BR1500HS双热成形试验研究采用双热成形技术对车身复杂结构件进行生产试制,并测量了热成形件重要位置的厚度及不同水流速度下温度,检测了成形件重要部位的微观组织、抗拉强度和硬度。通过协调工艺参数和加载控制策略,解决了双热成形中马氏体转化不均匀问题,最终获得了尺寸稳定且强度高达1400MPa的热冲压件。
陈华[10]2016年在《300M钢热处理晶粒度变化的实验研究及数值模拟》文中研究指明起落架是飞机起飞、着陆系统的关键部件,要承受很大的载荷和强烈的冲击,直接关系到飞机和乘员的安全。现今大多数飞机起落架都采用300M钢锻造成形,存在易出现低倍粗晶组织等缺陷,需要热处理来达到要求的组织与晶粒度。研究热处理各因素对晶粒的影响显得尤为重要。本文结合对温度场热传导方程、组织场相变动力学和应力场热弹塑性应力应变本构关系的研究,建立了叁场的数学模型,且综合考虑了黑度系数非线性、相变潜热和换热系数的选定等因素。通过冷却实验数据与计算机模拟数据的结合,采用逼近法得到了300M钢黑度系数与温度关系。基于上述理论基础及参数,运用Deform有限元软件对起落架热处理过程进行模拟,获得了起落架重要节点的温度、组织和应力变化情况,得到了完整优化的热处理工艺。通过相同热处理工艺处理的试样组织与模拟结果进行对比,验证了模拟结果的正确性。根据正交试验结果,获得了加热速度、加热温度、保温时间、冷却速度四个因素对晶粒的影响程度,并进一步分析了上述四因素以及加热制度对晶粒度的影响规律。
参考文献：
[1]. 加热炉保温材料热物性及特征缺陷的实验研究[D]. 朱永雷. 浙江大学. 2002
[2]. 高强度钢板热成形技术若干研究[D]. 马宁. 大连理工大学. 2010
[3]. 硼钢热冲压热模拟实验与损伤演化建模仿真研究[D]. 周靖. 北京科技大学. 2015
[4]. 30Cr2Ni4MoV钢低压转子热处理工艺的研究[D]. 陈睿恺. 上海交通大学. 2012
[5]. 无铅焊点的热损伤电测理论及应用[D]. 蒋礼. 中南大学. 2009
[6]. 特高含水期油气水管道安全混输界限确定及水力热力计算方法研究[D]. 刘晓燕. 大庆石油学院. 2005
[7]. 基于谐波法的热功能材料热导率的实验研究[D]. 苏国萍. 中国科学院研究生院（工程热物理研究所）. 2012
[8]. 固体界面接触换热系数的实验研究[D]. 朱德才. 大连理工大学. 2007
[9]. 车身复杂结构件用超高强度钢双热成形关键技术研究[D]. 尚欣. 重庆大学. 2015
[10]. 300M钢热处理晶粒度变化的实验研究及数值模拟[D]. 陈华. 燕山大学. 2016