Effect of width-to-thickness ratio and thickness profile changing on the critical instable shape during cold strip rolling

Based on the volume constancy with equal flow-per-second and elastic sheet stability theory, a coupling relationship among lateral thickness difference, width-to-thickness ratio of cold rolling strip steel under ideal and actual working conditions, and shape is concluded according to the comprehensive influence principle of various factors on the critical instable shape analyzed in-depth. Firstly, the influence model under actual working condition is developed by referring to the basic relationship between lateral thickness difference and shape under ideal condition. The test results prove that for thin strips with thickness below 0.3 mm, their lateral thickness differences have significant effect on the shape. After then, the combined influence of lateral thickness difference and width-to-thickness ratio on the critical instable shape is concluded according to the elastic sheet stability model, with the synthetic effect of these three factors analyzed. Test data indicate that for cold rolling strip steel with width-to-thickness ratio above 3 000, the critical instability stress difference decreases significantly. Actual measurements are conducted on the lateral thickness differences of two rolls of typical strip manufactured by a sixhigh cold mill, with the influence law of lateral thickness variation and width-to-thickness ratio comprehensively investigated. It is demonstrated that during the production of ultrathin strip steel with different width-to-thickness ratios, the loading roll shapes should be fine adjusted according to the lateral thickness difference of input strips.Therefore, the variation of lateral thickness difference of output strips can meet the requirement of shape stability,so as to obtain fine shape.     

Petal failure characteristics of a conical projectile penetrating a thin plate at high oblique angle

In order to determine the impact depth of a conical projectile impacting a thin plate at high oblique angle, the residual velocity of the projectile after penetrating must be known. Based on the petal failure mode of the conical projectile impacting the thin plate at high oblique angle, the energy consumption mode of the target was determined. During the perforation process, the energy consumption of the target was completed by the saucerization, the power work of the petals, the propagation of radial cracks and petal bending. The energy formula was deduced for each energy dissipation mode and the energy consumed in the impact process was determined. The residual velocity and the ballistic limit velocity of the projectile were deduced by energy conservation principle. Comparison of the analytical results of the residual velocity to the numerical results demonstrates the accuracy and reliability of the analytical formula.     

抽提回收过程对沥青老化程度评价的影响

对不同老化程度的沥青先采用三氯乙烯溶解,再用真空旋转回收仪回收,然后对沥青进行系统的试验,获得不同老化程度的沥青在抽提回收前后的针入度、软化点、延度、粘度等常规指标以及动态剪切模量、相位角、低温弯曲蠕变劲度、低温抗拉强度等性能指标,通过分析各项性能的变化研究抽提回收过程对沥青老化程度的影响规律。试验结果表明不同老化程度的沥青在经过抽提回收过程后,其各项性能指标的变化均较小,排除试验误差的影响,采用真空旋转回收仪回收沥青时对沥青的老化程度的影响可以忽略,因此可以用于评价沥青的老化程度。     

活性化焊剂成分对A—TIG焊缝成形的影响

采用活性化焊剂TIG焊接方法研究了奥氏体不锈钢焊缝熔深的变化。结果表明：在相同焊接工艺参数下，活性化焊剂成分、活性化焊剂涂层厚度对焊缝成型有显影响。与单一成分相比，混合型助焊剂，特别是加稀土的混合助焊剂可使焊缝熔深显增加。     

高速列车头型数值设计优化研究现状与展望

基于试验的传统列车头型设计方法通过对比从有限设计方案中寻优,并非真正意义上的优化。联合CFD仿真和优化算法进行列车头型设计优化,是列车设计研究的一个新方向。从设计方法、参数化建模以及计算策略等4个方面综述了国内外高速列车外形数值设计优化的研究现状,指出高速列车头型设计的发展趋势,即向与建筑物耦合设计、谱系化设计、多学科设计、全寿命周期设计及随机设计5个方向发展。我国列车运行速度不断提高,需要设计运行安全、高效与环境友好的高速列车头型,发展能广泛应用、高效可靠的列车头型设计理论与方法,建立高速列车头型设计技术规范和标准体系。     

喷射压力对生物柴油掺混燃料喷雾特性的影响

基于自行设计的定容弹和高压共轨喷油试验台,通过高速相机对不同掺混比的柴油‐生物柴油混合燃料的喷雾过程进行瞬时拍摄,并运用图像后处理技术量化分析喷射压力对掺混燃料的喷雾锥角和喷雾贯穿距离等宏观喷雾特性的参数影响。结果表明：喷射压力从75 M Pa提高到135 M Pa时,喷射压力对喷雾锥角的影响在4°～5°左右;喷雾锥角和喷雾贯穿距离均逐渐增大,混合燃料的雾化质量有所改善。     

落石冲击能量对山区桥梁损伤的影响

为研究落石对桥梁冲击破坏严重的问题,建立了HJC（Holmquist Johnson Cook）损伤本构模型,运用非线性显示动力分析软件LS-DYNA对典型的山区桥梁在落石冲击条件下进行碰撞分析.在此基础上,对落石冲击能量进行分级,并对外套钢板和增加素混凝土保护层两种防护措施进行了对比研究.研究结果表明,落石潜在危险能量为2 500 kJ;当采用外套钢板措施时,侵彻率由原来的37.78%下降到13.89%,混凝土体积损伤减少30%;当采用素混凝土保护层措施时,侵彻率进一步下降到6.11%,混凝土体积损伤减少76%.      

核心混凝土对钢管混凝土受剪性能影响的试验

在钢管轻集料混凝土抗剪性能研究的基础上,进行了核心混凝土对钢管混凝土抗剪性能影响的试验．从抗剪试件的变形和应变变化过程的特征人手,分析了不同混凝土类型、不同混凝土强度试件以及空钢管的受力性能差异,对比了核心混凝土在抗剪受力过程中粘结滑移的影响．试验结果表明：钢管混凝土构件在受剪时,钢管对混凝土提供了套箍作用,而核心混凝土填充于空钢管中,可显著提高空钢管的抗剪性能．在参数相同的情况下,钢管轻集料混凝土与钢管普通混凝土构件的受剪性能相当,混凝土的强度对钢管轻集料混凝土构件的抗剪性能影响不明显．钢管混凝土构件在受剪时,核心混凝土与钢管之间存在微小滑移,对抗剪性能的影响可忽略．     

回转体尾部形状对导管螺旋桨的水动力性能影响分析

不同的水下航行器尾部线型的差异不仅会表现出自身不同的水动力性能,而且由于尾部线型的不同,也会引起尾部螺旋桨附近的流场发生变化,进而影响螺旋桨的推力性能.本文以尾部安装了导管螺旋桨的Myring型回转体水下航行器组合模型为分析对象,以计算流体力学为手段,通过调整回转体线形的控制参数尾部离去角来改变尾部外形,计算了不同航速下,4个不同尾部外形的回转体阻力与设置在回转体尾部的导管螺旋桨推力状态的变化,分析了尾部曲线形状对于导管螺旋桨推力性能的影响,并结合回转体自身的水动力性能变化,针对不同航速下的回转体尾部线型的选取提出了优选方案.     

钢桥面板与纵肋焊缝疲劳评估及裂纹扩展研究

为研究正交异性钢桥面板纵肋与顶板连接焊缝的裂纹扩展特性并建立相应的疲劳寿命评估方法,考虑裂纹扩展模拟方法以及材料特性等因素对于裂纹扩展过程与疲劳寿命预测的影响,以某长江公路大桥重载交通钢桥面板为研究对象,进行了疲劳模型试验和理论研究. 综合运用疲劳试验与断裂力学数值模拟研究起始于焊根位置裂纹的疲劳寿命评估问题,探明了疲劳裂纹的扩展特性. 研究结果表明:基于常幅疲劳加载的寿命预测结果与试验实测值间的相对误差小于10%,且预测结果偏于安全;裂纹扩展路径及裂纹面空间形态等扩展特性与疲劳试验相吻合;裂纹扩展模拟方法、扩展角计算准则、材料特性和初始裂纹深度是疲劳寿命预测的关键影响因素;起始于焊根的疲劳裂纹属于Ⅰ型主导的复合型裂纹,疲劳寿命评估应考虑Ⅱ型与Ⅲ型裂纹的影响;裂纹面呈现出典型的空间曲面特征,其深度与长度之比介于0.20～0.63之间,最大扩展角为12.7°;疲劳寿命评估结果对于初始裂纹深度取值较为敏感,应结合工程实际确定合理取值.      

复式钢管砼空心柱的抗压刚度

将复式钢管砼空心柱分成核心砼、内钢管和外钢管3部分,通过对核心砼进行轴对称柱体分析和钢管的薄壳分析,考虑核心砼和内、外钢管的径向位移和纵向应变的协调条件,建立了复式钢管砼空心柱抗压刚度EA的计算公式.同时分析了内钢管泊松比、外钢管泊松比、核心砼泊松比对构件抗压刚度、钢管与核心砼应力比的影响,得出了一些有益的结论.     

高渗透乳化沥青的研制及应用

选择优质航空煤油作为渗透剂,用经过筛选的乳化剂对沥青进行乳化,制得渗透性能优良的乳化沥青。介绍了高渗透乳化沥青的研制及应用。     

纤维增强聚合物水泥砂浆耐磨损及抗冲击性能的试验研究

针对道面对水泥基材料的性能要求,重点对不同体积掺量下钢纤维、聚丙烯纤维增强聚合物水泥砂浆的耐磨性能及抗冲击性能进行了试验.在砂浆试块滚珠式耐磨试验结果的基础上,采用耐磨度为标准对钢纤维、聚丙烯纤维增强聚合物砂浆的磨耗性能及其影响因素进行了分析;针对钢纤维、聚丙烯纤维增强聚合物水泥砂浆冲击试验的不同结果,以冲击延性、能耗机理等讨论了钢纤维、聚丙烯纤维的掺入对聚合物水泥砂浆抗冲击、耐磨损性能的影响.分析结果表明,钢纤维、聚丙烯纤维的掺入能够显著地改善聚合物水泥砂浆的抗磨耗和抗冲击性能,聚丙烯纤维能大幅度地改善聚合物水泥砂浆初裂后的抗冲击性能.该研究为水泥砂浆和混凝土在道面中的应用开阔了新的思路,并为钢纤维、聚丙烯纤维增强聚合物水泥砂浆和混凝土的应用提供了参考依据.     

纤维增强聚合物水泥砂浆耐磨损及抗冲击性能的试验研究

针对道面对水泥基材料的性能要求,重点对不同体积掺量下钢纤维、聚丙烯纤维增强聚合物水泥砂浆的耐磨性能及抗冲击性能进行了试验.在砂浆试块滚珠式耐磨试验结果的基础上,采用耐磨度为标准对钢纤维、聚丙烯纤维增强聚合物砂浆的磨耗性能及其影响因素进行了分析;针对钢纤维、聚丙烯纤维增强聚合物水泥砂浆冲击试验的不同结果,以冲击延性、能耗机理等讨论了钢纤维、聚丙烯纤维的掺入对聚合物水泥砂浆抗冲击、耐磨损性能的影响.分析结果表明,钢纤维、聚丙烯纤维的掺入能够显著地改善聚合物水泥砂浆的抗磨耗和抗冲击性能,聚丙烯纤维能大幅度地改善聚合物水泥砂浆初裂后的抗冲击性能.该研究为水泥砂浆和混凝土在道面中的应用开阔了新的思路,并为钢纤维、聚丙烯纤维增强聚合物水泥砂浆和混凝土的应用提供了参考依据.     

轮对安装偏角对高速列车过转辙器的动力特性影响

高速列车轮对因定位不准会导致不同程度的初始安装偏差,在通过道岔等薄弱环节时轮轨关系急剧恶化,影响行车安全. 为研究车辆在初始安装偏角状态下通过高速道岔的动力学性能,以18号道岔为研究对象建立了具有初始偏转角的车辆-道岔耦合动力学模型,对前轮对偏转、后轮对偏转、前/后轮对同向偏转、前/后轮对反向偏转4种工况进行仿真,结合理论推导与数值仿真分析了不同偏转角对车辆入岔姿态及直逆向过岔走行性能的影响. 研究结果表明:初始偏转角向尖轨侧偏转时会导致轮轨过渡位置提前,甚至造成轮缘接触;初始安装偏角对轮轨垂向力的影响主要与偏角形式及偏转角有关,且偏转角超过一定限度时,岔区固有不平顺会进一步加剧轮轨垂向冲击;轮轨横向力主要受主接触点方向与道岔区横向冲击方向的叠加控制;前/后轮对反向偏转情况下,轮轨接触关系恶化,当偏转角为?2.0～?3.0 mrad,脱轨系数超限,影响行车安全.      

SBS/岩沥青复合改性沥青基本性能研究

通过SBS/岩沥青复合改性沥青的三大性能指标研究,分析了岩沥青和SBS的用量比变化对改性沥青性能的影响规律。结果表明:在改性沥青中有效成分用量不变的情况下,随着其中岩沥青用量比例的不断增大,改性沥青针入度的变化不大;改性沥青的软化点呈明显下降的趋势,即岩沥青与SBS复合改性对提高软化点的效果不如单独应用SBS的效果好;改性沥青的延度呈明显下降的趋势,且改性沥青的15℃延度的下降程度更为显著。适量添加岩沥青可在一定程度上提高SBS在基质沥青中的分散性。     

短期老化对沥青性能参数的影响

为确定沥青路面在施工过程中受热产生短期老化对沥青性能参数的影响,采用薄膜烘箱对原样沥青加热5h、10b、15h、20h。评价沥青三大指标及135℃度随老化时间的变化情况,以便指导沥青路面施工。同时通过灰色关联理论分析老化后沥青三大指标对135℃粘度的影响,结果表明：沥青老化后针入度、延度大幅减少,软化点、粘度大致呈线性变化趋势,且老化后三大指标与135℃粘度的相关关系为软化点〉针入度〉延度。     

75kg／m钢轨12号菱形交分道岔强度及轨道刚度分析

运用有限单元法建模,分析扣件刚度对菱形交分道岔心轨和尖轨强度的影响以及沟槽开设方式对板下胶垫应力的影响,同时研究准静态轮载作用下轨道变形的合理性。结果表明,尖轨和心轨的强度及板下胶垫的强度均能够满足使用要求;菱形交分轨道刚度的均匀性能满足列车运行速度在120km／h及以下的使用要求。     

高速列车头型多目标气动优化设计

为提高明线运行的高速列车气动性能,以头车气动阻力和尾车气动升力为优化目标,对高速列车头型进行了多目标自动优化设计.以某新型高速列车为原型,建立了包含转向架区域的高速列车参数化模型,提取了7个设计变量,分别控制鼻尖高度、端盖开闭机构顶端高度、驾驶室车窗高度、水平最大外轮廓线横向宽度、头型中部辅助控制线凹凸度、转向架区域横向宽度和隔墙倾角,并基于计算流体动力学理论,建立了高速列车空气动力学模型.应用该模型计算作用在列车上的气动力,通过多目标遗传算法自动更新设计变量,实现了高速列车头型的自动优化设计.对优化目标与设计变量的相关性进行分析,结果表明:驾驶室车窗高度和转向架区域横向宽度对头车阻力影响最大,头型鼻尖高度和中部辅助控制线凹凸度对尾车升力影响最大;优化后得到6个Pareto最优头型,与优化前的头型相比,头车阻力最多减小3.15%,尾车升力最多减小17.05%.      

气动翼对高速磁悬浮列车升力特性的影响

磁悬浮列车高速运行时受到较大气动升力作用,尤其是尾车向上的气动升力较大,易使悬浮性能恶化,甚至导致悬浮控制系统失效,影响列车的乘坐舒适性及运行安全性,因此亟待开展高速磁悬浮列车的尾车升力特性研究及改善工作. 对开展过风洞试验的高速磁悬浮列车进行数值模拟计算,得到的列车表面压力系数与风洞实验数据吻合较好,并加装气动翼改善高速磁悬浮尾车气动升力,研究了气动翼角度、数量对尾车气动性能的影响. 研究结果表明:仅安装一个气动翼时,其自身的气动升力随角度的增加而减小,但尾车气动升力则呈现先减小后增大的规律,气动翼角度为12.5° 时尾车升力最小,与原始磁悬浮列车相比气动升力系数减小3.9%,气动翼及尾车气动阻力略有增加;以气动翼与车体切线角度保持不变为基准在尾车安装多个12.5° 气动翼,不同位置气动翼的气动阻力基本相同,气动翼数量增加后尾车气动阻力随之增大;不同位置气动翼的气动升力存在差异,向鼻尖方向气动翼的气动升力递减,尾车气动升力随气动翼数量增加先减小后趋于稳定;各方案中安装2个气动翼的磁悬浮列车气动性能相对更优,与原始磁悬浮列车相比尾车气动升力减小4.6%,整车阻力仅增加1.4%.