采用饱和砂土流固耦合的细观力学模型,通过颗粒流数值模拟了在临界水力梯度条件下饱和砂土的细观响应.讨论了在建议模型框架内临界水力梯度、颗粒刚度等因素对模拟结果的影响,并从细观机理上做了进一步分析.模拟结果表明,在临界流或超临界流条件下,试样最终的稳态响应分成两部分:一部分颗粒停留在试样顶部,其颗粒数量正比于施加的水力梯度值;另一部分颗粒则在试样底部形成某种形式的对流运动.细观数值模型分析所得的临界水力梯度比连续介质力学分析得到的值要小,这个差别反映了模型的动力特性.在临界流或超临界流条件下,砂沸时水的流动除局部区域外基本上仍属于层流范围,但已偏离了达西定律

在北京半乡村大气环境中对未经预钝化及硝酸预钝化后的PH13-8Mo不锈钢进行5 a的长周期暴晒试验，通过表面形貌观察、质量损失分析、表面钝化膜及腐蚀产物膜层分析、力学性能检测及断口分析等方法，研究了硝酸预钝化处理对PH13-8Mo长周期腐蚀行为的影响规律及机理。结果表明，经5 a大气暴晒试验，硝酸预钝化处理减轻了PH13-8Mo不锈钢的点蚀、降低其均匀腐蚀速率，通过降低PH13-8Mo不锈钢钝化膜中的氢氧化物含量、提高Cr/Fe原子比并提高大气暴晒后表面的Kelvin电位，延迟了Cl?对钝化膜的破坏及点蚀的形核，进而提高了表面膜层对基体的保护作用。硝酸预钝化处理能减少在半乡村大气环境中PH13-8Mo不锈钢力学性能的下降，但对试样的断裂方式几乎没有产生影响，二者均为韧性断裂，断口均呈现典型的“杯锥状

由于转炉冶炼过程中的热力学和动力学反应复杂，副枪控制模型和传统的烟气分析模型存在很大的局限性，导致了转炉冶炼终点碳含量的预测精度偏低，是实现智能炼钢的主要技术瓶颈. 针对上述问题，提出了基于烟气分析的炼钢过程函数型数字孪生模型. 首先，利用烟气分析得到连续监测的实时数据，以此来实时监控转炉熔池内钢水的碳氧反应状态; 然后，根据熔池反应所处的不同阶段，利用函数型数据分析方法建立吹炼前期和吹炼后期的函数型预测模型; 在此基础上，按照吹炼前期和吹炼后期这两个阶段来分别自动修正模型中的系数函数，从而能在复杂的实际工况条件下完成对熔池碳含量的准确预测. 通过260 t氧气转炉的工业应用实例，证实函数型数字孪生模型具有良好的自学习和自适应能力，对异常冶炼状态具有良好的鲁棒性，可以实现全过程的熔池碳含量动态预测，终点碳质量分数在± 0. 02% 范围内的命中率为95%. 利用函数型数字孪生模型在拉碳阶段对钢水中碳含量的预测值来控制终吹点. 更为重要的是，在保证入炉原料成分、温度、质量等参数稳定的前提下，采用该模型可以有望取消基于副枪的停吹取样步骤，从而降低生产成本，提高产品质量和生产效率，具有广泛的工业应用前景

选择Ti-C-Al和Ti-C-Al-CuO两种体系，采用原位反应近液相线铸造技术，制备铝基复合材料.通过金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪研究了复合材料的微观组织.对上述两种体系的反应进行了热力学与动力学分析.进一步研究了CuO对Ti-C-Al体系的自蔓延反应过程的作用机理，建立了其反应过程的动力学模型.结果表明：在Ti-C-Al体系自蔓延反应过程中，CuO和Al的反应可以提高其反应体系的绝热温度，能为该体系反应持续提供热量，使其自蔓延效果更为显著，反应更加彻底，大大减少条块状的中间产物Al3Ti，优化了材料组织

以自然崩落采矿法为研究对象,利用二维颗粒流数值模拟(PFC2D)的原理和方法,研究了自然崩落法矿体崩落规律.以某镍铜矿的地质条件及矿岩物理力学性质为依据,采用数值模拟的方法分析了自然崩落法的崩落规律.结果表明:PFC2D模型在分析自然崩落过程中力学机理的同时,能有效地模拟自然崩落法采矿过程,并且能直观地给出矿体在崩落过程中各种参数的具体形态变化.利用PFC2D模型预测该镍铜矿自然崩落法初始崩落拉底半径为10m,连续崩落的拉底半径为22m,有效地指导该矿自然崩落法的放矿

建立套管接头内、外螺纹牙啮合物理力学模型,依据螺纹啮合对变形协调方程和单个螺纹牙轴向弹性变形分析,推导出套管接头螺纹牙承载分布不均性规律及其法向接触力计算方程组,并利用有限元计算结果验证了螺纹牙受力解析值的可参考性.结合弹性力学理论和API偏梯形螺纹计算准则,根据可靠度理论建立特殊螺纹套管接头三种连接失效形式的极限状态方程,利用Monte Carlo方法对服从正态分布的螺纹各项加工参数进行抽样,统计得出套管接头发生连接失效的概率及其相应可靠度.计算结果表明:特殊螺纹套管接头各连接失效形式的可靠度由大到小排序为螺纹跳扣 > 管体屈服 > 螺纹牙剪切 > 接头抗拉

以硼质量分数为0.0045%、氮质量分数为0.0039%的低碳含硼钢为研究对象,通过对实验钢在凝固过程中BN析出和长大的热力学与动力学进行分析,并结合实验研究了冷却条件对BN析出与长大行为的影响.结果表明:由于溶质元素B和N在凝固前沿的微观偏析,只有当凝固前沿的固相率大于临界值0.981时,BN才能在凝固前沿析出;在凝固前沿随着固相率的增加,B和N均具有明显的偏析.当固相率接近于1时,硼在剩余液相中的实际含量远高于氮元素的含量,氮的扩散是BN长大的限制性环节;钢液冷却速率的变化对B和N元素的偏析无显著影响,而生成BN的尺寸随着钢液冷速的增加而显著减小

为了克服传统辊弯工艺和设备对室温下高强钢的影响,提出弯角局部感应加热辊压成形工艺制备高强钢方管,并通过单向拉伸试验、断口形貌观察、微观组织扫描电镜观察和X射线衍射分析研究热辊压成形温度对高强钢方管弯角处组织及力学性能的影响.结果表明,随着温度的升高,弯角力学性能得到明显的改善,断口形貌由室温下解理断裂逐渐过渡为韧性断裂,弯角处微观组织由板条状贝氏体向粒状贝氏体发展且多边形铁素体晶粒开始长大,方管外表面周向和纵向残余应力都明显降低且分布更加合理.综合实验分析,高强钢方管热辊压成形工艺的最佳温度为650℃

利用污泥焚烧灰渣含有大量的氧化硅以及一定量重金属和磷的组成特点,将其作为成分调整剂、晶核剂及助熔剂,在未添加任何化学制剂的条件下与冶金高炉渣协同制备了具有良好的力学性能和化学稳定性的污泥–高炉渣微晶玻璃.利用差热分析、X射线衍射、扫描电镜等分析手段,并结合力学性能和化学稳定性能测试,研究了不同热处理制度对微晶玻璃性能的影响规律以及微晶玻璃的析晶过程.污泥–高炉渣微晶玻璃最佳热处理条件是850℃下形核保温1 h,980℃下析晶保温2 h.在此条件下制备的微晶玻璃具有45 MPa的抗折强度、200 MPa的抗压强度和质量损失率小于0.2%的耐酸和耐碱性能.微晶玻璃初始结晶温度为880℃,析出晶相以钙长石为主,同时包括少量的钙铝黄长石.随着析晶温度提高,析晶时间增加,钙铝黄长石相析晶量增加;大量增加的钙铝黄长石针状晶体呈放射状分布并有利于产品抗弯强度的提高;但析晶时间过长时,晶粒将长大粗化,这不利于微晶玻璃性能的改善

采用颗粒流数值模拟程序,建立不同节理状态的岩石试样模型,对其进行双轴试验模拟,从岩桥长度、节理长度和倾角三个方面对断续节理影响下的岩体破裂形式和力学性质进行了数值模拟分析.岩桥的破裂方式为翼裂纹扩展下的拉剪复合破坏,模型破裂大致经历了翼裂纹的扩展、次生裂纹的延伸以及岩桥的贯通三个过程,而且表现出明显的蠕变特性以及延性破坏.岩桥长度的变化对峰值强度和弹性模量影响较小;相比岩桥长度,节理岩样的力学特性对节理长度更加敏感.对于不同的节理倾角,岩石试件表现出不同的初始破裂形式,0°倾角岩样的破裂方式为翼裂纹的扩展和次生裂纹的延伸,中间岩桥没有被贯通,15°倾角岩样的初裂强度和峰值强度最大