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第一节化工模拟 化学工程的研究对象通常是非常复杂的,主 要表现在:①过程本身的复杂性:既有化学的, 又有物理的,并且两者时常同时发生,相互影响 。②物系的复杂性:既有流体(气体和液体), 又有固体,时常多相共存。流体性质可有大幅度 变化,如低粘度和高粘度、牛顿型和非牛顿型等 。有时,在过程进行中有物性显著改变,如聚合 过程中反应物系从低粘度向高粘度的转变。③物 系流动时边界的复杂性:由于设备(如塔板、搅 拌桨、档板等)的几何形状是多变的,填充物( 如催化剂、填料等)的外形也是多变的,使流动 边界复杂且难以确定和描述

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在进行大尺寸采空区嗣后充填过程中，胶结充填体易出现分层等结构现象。为深入分析结构特征对胶结充填体力学特性及裂纹演化规律的影响，首先制作中间层高度比为0.2、0.4、0.6和0.8，灰砂比为1∶4、1∶6、1∶8和1∶10的分层胶结充填体试件，然后利用GAW–2000伺服试验系统开展单轴压缩试验，最后借助二维颗粒流软件（PFC–2D），分析胶结充填体内部裂纹分布规律。结果表明：（1）分层充填体单轴抗压强度与高度比呈指数函数关系、与灰砂比呈多项式函数关系；弹性模量与高度比及灰砂比均呈多项式函数关系；单轴抗压强度及弹性模量均随高度比的增加而减小、随灰砂比的增大而增大，且两者对灰砂比敏感度更高。（2）充填体内部裂纹演化曲线先缓慢上升，达到单轴抗压强度的80%左右时快速上升，且灰砂比越大、高度比越大，上升速度越快，拐点到来越早，充填体试件越易发生破坏，超过单轴抗压强度后曲线开始迅速下降。（3）分层充填体主要表现为剪切破坏、张拉破坏及共轭剪切破坏，且破坏主要集中于中间软弱层；高度比越大，试件内部裂纹越密集，灰砂比越大，裂纹越易向两端演化

在空心轴楔横轧多楔轧制中,控制壁厚均匀性是衡量车轴成形质量的重要标准.本文先分析空心轴楔横轧多楔轧制的稳定轧制条件,得到了确定空心车轴楔横轧压扁失稳的准则.在此基础上,基于DEFORM-3D软件,建立楔横轧多楔同步轧制高铁空心车轴的三维刚塑性有限元模型,分析展宽角、成形角等工艺参数对壁厚均匀性的影响,获得了工艺参数影响轧制空心车轴壁厚变化的规律.结果表明:成形角越大,壁厚均匀性越好;展宽角越大,壁厚均匀性越好,但在展宽角大于10°时,壁厚均匀性反而下降.基于多楔轧制实验,轧制1∶5缩比的空心车轴,测量了轧制力矩和轧制空心轴的壁厚,与仿真结果作比较,相对误差均在10%以内,验证了所建有限元模型的正确性

研究了在没有压下辊的情况下滚压冲裁过程的运动学特性,据此提出了通孔滚压冲裁模具的设计方案.在此基础上,利用ABAQUS有限元软件进行了基于Shear Failure韧性断裂准则和任意拉格朗日一欧拉自适应网格技术的45号钢薄板滚压冲裁过程有限元仿真,分析了主要参数对断面质量的影响.仿真结果表明:方形孔滚压冲裁时,前后刃口依次经历板带弯曲、凸模压入、裂纹产生和发展、断裂和凸模拔出五个阶段;滚压冲裁断面的主要质量缺陷包括断面垂直度、毛刺、塌角、压痕等;影响滚压冲裁断面质量的主要因素包括侧隙、凸模高度、辊子半径等.减小标称侧隙和凸模高度、增大辊子半径均会使断面质量提高,其中又以对断面垂直度和毛刺高度的影响更为明显.对于45号钢一类的碳钢,后刃口标称侧隙以板厚的5%-10%为宜,前刃口标称侧隙可以更小:辊子半径应以大于板厚的100-150倍为宜;在保证板材完全断裂的前提下,应使凸模高度尽量减小

水润滑轴承相比传统油润滑轴承,凭借其独特的优势,在各类高速精密旋转机械中均有重要应用.在实际工况中,润滑水中不可避免的混入一定量的难溶气体,参与整个润滑过程.运用计算流体力学CFD软件Fluent,基于气液两相流理论,对考虑湍流及气穴效应的高速水润滑轴承特性进行求解分析,研究难溶气体的含量对轴承间隙气相分布、压力峰值、轴承性能等特性的影响.结果表明:在高速水润滑轴承间隙中,气相基本分布于发散楔中,且最大气体体积分数存在于轴表面;在较小偏心情况下,一定量的难溶气体使轴承间隙内气相分布发生偏移,轴承承载力有所降低,但是对压力峰值和摩擦功耗并无明显影响;随着轴承偏心的增加,影响逐渐消失

基于Thermo-Calc热力学模拟软件、扫描电镜和能谱仪等实验手段,研究GH625合金铸态试样棒的显微组织,并对比讨论浇注温度对其显微组织的影响规律.GH625合金的铸态显微组织为发达的树枝晶,枝晶间可见δ相与M6C型碳化物伴生析出.一次枝晶臂间距λ1和二次枝晶臂间距λ2均随着浇注温度的升高而增大,而枝晶偏析程度则同时受扩散时间和扩散距离两方面因素的共同作用,综合相互作用导致1420℃浇注试样里Nb元素高度偏析,为枝晶间δ相的大量析出提供有利的浓度条件.因此,在制定浇注工艺时,需要综合考虑扩散时间和扩散距离的影响程度,选取合适的浇注温度(或者冷却速率)

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究Fe-36Ni合金在900～1200℃的热塑性行为，并用FactSage软件、扫描电镜及透射电镜等研究该合金热塑性的影响因素及作用机理.结果表明：合金中主要形成Al2O3+Ti305＋MnS复合夹杂，夹杂物颗粒尺寸集中分布在0.5μm以下.合金热塑性在900～1050℃受晶界滑移及动态再结晶共同影响.晶界上分布的纳米级别（200nm）夹杂物则促进显微裂纹在晶界滑移过程中的形成和扩展，损害合金热塑性.当温度高于1050℃时，较高的变形温度使再结晶驱动力大于钉扎作用力，合金发生动态再结晶，有效提高热塑性.在1100～1200℃区间内，枝晶间裂纹的形成、晶界滑移的加剧及动态再结晶晶粒尺寸增大都降低合金热塑性