一、DISCUSSION ON MECHANISM OF CAVITATION DAMAGE ON SUPER HIGH DAMS（论文文献综述）
张保生,陈宁,高博,陈凡[1]（2021）在《废弃矿井抽水蓄能电站水泵水轮机关键技术》文中研究指明废弃矿井抽水蓄能电站"大落差、小空间、水质差"的特点决定了废弃矿井抽水蓄能电站水泵水轮机需要满足"超高水头、小体积、高耐蚀"的要求。目前适用于废弃矿井抽水蓄能电站的水泵水轮机的研究还不够全面,以矿井水为工作介质的水泵水轮机腐蚀-磨损-空蚀耦合机理还不够系统,针对新能源消纳的水泵水轮机频繁切换工况过渡过程还不够明确,需要进一步开发水泵水轮机水力实物模型设计优化技术,研发水泵水轮机频繁切换工况过渡过程安全稳定运行技术,研究矿井水条件下水泵水轮机腐蚀-泥沙磨损-空蚀耦合机理及协同控制技术。
詹胜鹏[2]（2021）在《水环境下聚合物材料滑动摩擦和气泡空蚀行为分子动力学模拟与试验研究》文中进行了进一步梳理聚合物材料因其具有高弹性、低密度、高强度、高韧性、耐腐蚀、优异的自润滑和机械加工性能等优点作为摩擦副部件替代金属材料在水环境下的应用越来越广泛。但是,长期服役于水环境下的聚合物材料摩擦副部件会因吸水和空化现象导致材料表面物理化学状态发生变化,从而影响聚合物材料服役寿命。与此相对应的是,有关聚合物摩擦副材料在这些方面的研究和报导却较少。本文以典型聚合物材料为研究对象,采用分子动力学模拟+试验方法分别开展:（1）聚合物材料在滑动摩擦过程中摩擦界面微观特性（包括分子结构、物理化学变化等）与摩擦学性能之间的关系;（2）空化现象中微观空泡溃灭的动力学特性以及聚合物材料空蚀损伤机理;（3）聚合物材料的微观吸水机理以及吸水对材料物理化学、力学性能和摩擦学性能的影响机制三个方面的探索研究工作。该工作可为聚合物材料在涉水工程装备上的设计、应用奠定理论基础和技术指导。论文的研究内容与主要结论如下:1.以单链结构的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）作为研究对象,分别采用联合原子和全原子方法建立了以固-固、固-液-固接触形式的滑动摩擦分子动力学模型。从介观到微观原子尺度研究不同载荷、温度等条件下聚乙烯材料摩擦过程中分子链能量、构象以及摩擦界面物理化学变化规律。研究结果发现:聚乙烯所处的状态（玻璃态或橡胶态）对法向力和摩擦力影响显着,摩擦力主要由内聚区的变形摩擦力和界面区的黏着摩擦力组成,变形摩擦力占主导地位,黏着摩擦力占次要地位;摩擦过程中,表面材料会发生弹性和塑性变形,进而形成磨损,其中弹性变形能主要与分子链间的范德华相互作用能有关,塑性变形能主要与分子链的键角能和二面能有关;聚乙烯滑动摩擦过程分子链是沿滑动方向伸展取向,沿加载方向聚集取向;分子链的柔顺性是随着温度的增加而增强;水环境下摩擦过程中聚乙烯分子链结构比聚甲醛具有更好的化学稳定性。在同样满足摩擦学使用要求的情况下,超高分子量聚乙烯结构相比于聚甲醛更适合于水环境下的摩擦副工程应用。2.采用分子动力学模拟方法研究了微观空泡溃灭时间、溃灭能量、溃灭射流强度以及空泡溃灭产生的机械作用等空泡动力学特性。研究结果表明:冲击速度越高,空泡溃灭时间越短,并且产生的射流速度越高;空泡溃灭产生的射流会形成类似“拳头”状的二次水锤冲击;冲击压力与冲击速度成正比,与空泡直径成反比;当水分子冲击速度为1.0 km/s时,水分子结构会出现冰VII（Ice-VII）结构相变。此外,利用超声振动空蚀设备试验研究了五种典型聚合物材料的空蚀性能。研究结果发现:UHMWPE和聚酰胺6（PA6）材料的耐空蚀性能明显优于聚醚醚酮（PEEK）、聚四氟乙烯（PTFE）和聚甲醛（POM）材料,表面空蚀坑结构形成的“水垫”效应可以减缓材料继续受到空蚀破坏;金属与聚合物材料相互空蚀时,金属材料的空蚀程度与聚合材料的硬度有直接的关系,硬度较低的聚合物材料更容易吸收空泡冲击能量,减轻对对偶件的空蚀破坏程度。3.利用分子动力学与实验方法研究了水分子在聚合物材料微观分子结构内部的变化机制以及吸水性对材料物理、化学、力学及摩擦学性能的影响机制。研究结果表明:由于氢键力的作用,水分子在UHMWPE和PTFE材料内部以团簇的方式分布,而在PA6、POM和PEEK材料内部则是均匀分布;氢键力的作用使得水分子不易在PA6、POM和PEEK材料内部扩散导致其吸水率较高。UHMWPE和PTFE与水分子不易形成氢键力作用,吸水质量分数较低;聚合物材料吸水质量分数与浸泡时间呈幂函数关系;吸水率越高,表面硬度降低越多,塑化程度越严重,力学性能和耐磨性均有所降低。
杜晋[3]（2020）在《碳化钨基硬质合金涂层的制备及抗冲蚀与空蚀性能研究》文中进行了进一步梳理水力机械,如水轮机、水泵等水下运动部件由于在运转过程中遭受沙浆冲蚀、水流空蚀以及空蚀-腐蚀作用而加速了部件表面损伤,降低了水力系统的运行效率。考虑到沙浆冲蚀、水流空蚀和腐蚀行为首先作用于材料表面,因此采用合适的材料和工艺在不锈钢基体表面制备涂层实施防护是一种有效的方法。涂层的抗冲蚀性能与涂层的显微硬度有关,涂层的抗空蚀性能与涂层的断裂韧性和弹性模量关系紧密,而涂层的抗腐蚀性能与涂层的物相以及涂层微观结构密切相关。硬质合金涂层由硬质相和粘结相构成,硬质相提升了涂层的耐磨性能,粘结相采用单质金属或合金,具有较高的断裂韧性,因此硬质合金涂层相对其他涂层材料兼具优异的抗冲蚀、空蚀以及电化学腐蚀性能。碳化钨（WC）具有六方晶体结构以及较高的显微硬度及弹性模量,而Co、Ni和Cr由于良好的附着力、韧性和耐腐蚀性能被广泛应用于WC基涂层设计中。采用超音速火焰喷涂工艺制备硬质合金材料,其涂层在致密性和结合强度方面要显着优于其他热喷涂工艺。本文通过超音速火焰喷涂工艺制备不同材料体系的WC基硬质合金涂层,并通过设计冲蚀、空蚀、空蚀-腐蚀试验研究涂层相关性能,阐明涂层冲蚀、空蚀以及空蚀-腐蚀机理,为水力机械表面防护提供理论与技术支撑。具体研究工作和结论如下:（1）研制出一款新型罐式沙浆冲蚀机。机架采用三角支撑焊接结构,提高了整机刚性;设计了一种全新的被测试样夹具组件,夹具体和定位套筒采用转动副结构设计,可实现被测试样任意角度的调节;通过可编程控制器和变频器实现设备的自动化控制以及电动机转速的调节;采用定常流冲击旋转圆盘结构表面压力分析法对电动机功率进行估算。通过自制沙浆冲蚀机完成硬质合金涂层以及不锈钢基材的冲蚀试验。（2）采用超音速火焰喷涂工艺在水轮机常用材料16Cr5Ni不锈钢基体表面制备了 WC-12Co和Cr3C2-25NiCr硬质合金涂层,设计了基于转速、冲蚀物粒径和沙浆浓度三种冲蚀参数的正交试验,研究了转速、冲蚀物粒径和沙浆浓度对硬质合金涂层和基材耐冲蚀性能的影响。试验结果表明,WC-12Co涂层在所有测试条件下沙浆冲蚀率最低,而16Cr5Ni不锈钢基材冲蚀率最高;WC-12Co涂层在冲蚀测试过程中冲蚀率随时间的变化最小,反映出该涂层的抗冲蚀性能最稳定;通过冲蚀率恒等式计算了所有材料的速度指数、粒径指数及浓度指数发现,转速对WC-12Co涂层冲蚀率的影响最显着,冲蚀物粒径对Cr3C2-25NiCr涂层冲蚀率的影响最大,16Cr5Ni不锈钢对沙浆浓度变化最敏感;WC-12Co涂层和16Cr5Ni不锈钢的沙浆冲蚀机理分别为脆性和韧性机理,Cr3C2-25NiCr涂层表现出韧性和脆性的复合磨损机理,韧性占主导。（3）将WC-12Co涂层在650、800、950和1100℃温度下进行热处理,采用超声振动式空蚀设备对喷涂态和热处理涂层进行空蚀测试,研究热处理温度对WC-12Co涂层的物相变化、微观组织结构、力学性能和抗空蚀性能的影响。研究结果表明,随着热处理温度的升高,涂层中η相（Co6W6C）含量随之增加;涂层的显微硬度与孔隙率以及物相组成密切相关,适当的热处理温度能使WC-12Co涂层微观结构和力学性能得到改善;800℃热处理涂层的抗空蚀性能最好,然后依次是650℃涂层、950℃涂层和喷涂态涂层,最差的是1100℃热处理涂层,涂层的空蚀率与微观缺陷以及热处理过程中产生的相变密切相关;轮廓算数平均偏差值与空蚀率呈正相关性,采用表面粗糙度参数可定量评估材料的空蚀行为;构建了基于二次空蚀破坏的WC-12Co硬质合金涂层的空蚀模型,合理解释了涂层空蚀后形成的阶梯状形貌特征。（4）采用超音速火焰喷涂工艺制备了 WC-25WB-10Co-5NiCr、MoB-25NiCr、WC-10Co-4Cr 和 Cr3C2-25NiCr 硬质合金涂层,研究了涂层在去离子水和 3.5 wt.%NaCl 溶液中的空蚀和空蚀-腐蚀性能,提出了两种等效电路模型来拟合四种硬质合金涂层的电化学阻抗谱（EIS）。研究结果表明,涂层的微孔电阻和电荷转移电阻的数值显示空蚀-腐蚀8 h后,四种硬质合金涂层的抗腐蚀性能由高到低排序依次为:WC-25WB-10Co-5NiCr>WC-10Co-4Cr>MoB-25NiCr>Cr3C2-25NiCr;由于空蚀作用所产生的机械能阻碍了电解质在涂层表面形成腐蚀产物和钝化膜,四种涂层在阳极腐蚀方向上都没有发生明显的钝化反应,四种硬质合金涂层的电化学腐蚀是由电偶效应产生的;所有硬质合金涂层在纯空蚀和空蚀-腐蚀两种条件下的质量损失均随测试时长近似线性增加,没有出现空蚀孕育期、加速期和稳定期;空蚀-腐蚀测试中,纯空蚀作用是所有涂层材料质量损失的首要因素,涂层在空蚀、腐蚀协同作用下对涂层的破坏程度高于纯空蚀作用;空蚀阻抗和空蚀-腐蚀阻抗均与显微硬度呈正相关;硬质相和二次相的剥落以及粘结相的溶解是WC基涂层的空蚀-腐蚀机理,裂纹扩展引起的涂层块状剥落是Cr3C2-25NiCr和MoB-25NiCr涂层的空蚀-腐蚀机理。
罗兴锜,朱国俊,冯建军[4]（2020）在《水轮机技术进展与发展趋势》文中指出水轮机作为水电能源开发的核心机械装备,其性能的优劣决定了水电能源的开发利用率。在现代科技进步的推动下,水轮机技术也取得了长足发展。我国水轮机技术的发展经历了引进、吸收、消化和再创造的过程,特别是近20年的快速发展使我国水轮机技术总体上达到国际先进水平。本文在全面综合国内外水轮机领域研究成果的基础上,以近20年来水轮机技术领域所取得的主要研究进展为重点,分水轮机水动力学基础、水轮机过流部件的优化设计理论及新型水轮机研制三部分对水轮机技术进展进行了综述,探讨了部分研究领域中存在的问题,并对水轮机技术的发展趋势进行了总结和展望。
邵亦锴[5]（2020）在《激光冲击强化2Cr13不锈钢抗气蚀和空化—颗粒侵蚀行为研究》文中研究表明2Cr13不锈钢被广泛应用于汽轮机叶片、水轮机叶轮等过流部件的生产制造。长期以来,过流部件的气蚀问题严重制约着流体机械的平稳运行。此外,液体中的颗粒也会与气蚀发生耦合作用,共同侵蚀过流部件。激光冲击可以诱导残余压应力层并且使晶粒细化,具有减缓2Cr13不锈钢气蚀和空化-颗粒侵蚀行为的潜力。本课题通过理论计算,设计了激光冲击2Cr13不锈钢的试验参数,采用有限元分析模拟了不同层数激光冲击2Cr13不锈钢的应力应变场,研究了激光冲击前后2Cr13不锈钢表面完整性的变化。在气蚀和空化-颗粒侵蚀试验中,通过研究累积质量损失与侵蚀行为演化,揭示了激光冲击对2Cr13不锈钢抗气蚀以及空化-颗粒侵蚀行为的影响机理。主要研究内容如下:（1）通过理论计算,确定了激光冲击的试验参数,采用ABAQUS有限元软件对2Cr13不锈钢试样进行了不同层数激光冲击数值模拟研究并对2Cr13不锈钢进行了激光冲击试验。计算得出的冲击参数为:激光能量为10 J,光斑直径为2 mm。经过1层、2层和3层冲击后,模拟的平均表面残余应力分别为-366 MPa、-385 MPa和-387MPa,残余压应力层深分别为0.75 mm、1 mm和1.1 mm,应变幅值分别为3.5μm、6μm和9μm。模拟结果表明,表面残余压应力幅值、残余压应力层深和表面应变幅值随激光冲击层数的增加而增加,但是2层冲击和3层冲击试样的表面残余压应力分布基本相同,3层冲击的强化提升效果不明显。残余应力测试的结果与有限元分析的结果具有一致性。（2）研究了激光冲击前后试样晶粒大小、显微硬度和粗糙度的变化。研究表明:激光冲击细化了晶粒,诱导了塑性变形层,增加了显微硬度和粗糙度。试样表层晶粒大小从未冲击的20μm,细化为1层冲击的15μm,和2层冲击的10μm。1层和2层冲击试样的塑性变形层分别为80μm和100μm。未冲击、1层冲击和2层冲击试样的显微硬度分别为270 HV、310 HV和330 HV。沿微沟槽方向三种试样的粗糙度分别为Ra 0.139,Ra 1.436和Ra 2.388,垂直微沟槽方向三种试样的粗糙度分别为Ra 0.236,Ra 1.807和Ra 2.465。（3）在蒸馏水中,对未冲击、1层冲击和2层冲击试样进行了气蚀试验,揭示了激光冲击对2Cr13不锈钢气蚀行为的影响。研究表明:激光冲击延长了孕育期,降低了质量损失,增加了2Cr13不锈钢的抗气蚀性能,且2层冲击试样的抗气蚀性能优于1层冲击试样。未冲击、1层冲击和2层冲击试样的孕育期分别为180 min、210 min和240 min。与未冲击试样（7.88 mg）相比,1层冲击和2层冲击分别使质量损失降至7.19 mg和6.84 mg。在孕育期,随激光冲击层数的增加,微沟槽塑性变形减缓;在加速期,随冲击层数的增加,裂纹扩展的方向趋于一致,材料剥落得到缓解。在衰退期,试样的表面完整性随冲击层数的增加而提高。激光冲击后细化的晶粒承受了更多气蚀变形,增加了气蚀裂纹的扩展抗力,残余压应力层能降低气蚀裂纹尖端应力强度因子幅值,使裂纹扩展速率降低。（4）在不同粒径的颗粒-水混合液中,对未冲击、1层冲击和2层冲击试样进行了空化-颗粒侵蚀试验,揭示了激光冲击对2Cr13不锈钢空化-颗粒侵蚀行为的影响。研究表明:激光冲击降低了侵蚀质量损失,提高了2Cr13不锈钢的抗侵蚀性能,且2层冲击试样的抗侵蚀性能优于1层冲击试样。在0.02 mm颗粒混合液中,未冲击、1层冲击和2层冲击试样的质量损失分别为11.28 mg、10.60 mg和9.70 mg。未冲击试样的破坏形式经历了冲蚀磨损、磨粒磨损、塑性变形和气蚀损伤,激光冲击后试样的破坏形式主要经历了冲蚀磨损、磨粒磨损和气蚀损伤。随着冲击层数的增加,表面的微坑数量减少,微坑直径降低,表面完整性提高。在0.08 mm颗粒混合液中,与未冲击试样（14.66 mg）相比,1层冲击和2层冲击后,质量损失分别降至13.54 mg和12.58 mg。三种试样的破坏均比0.02 mm颗粒混合液中的严重,并且出现岛状结构,随着冲击层数的增加,侵蚀裂纹的长度减少。激光冲击后显微硬度的提高有利于抵抗冲蚀磨损和塑性变形,残余压应力层虽然不能降低侵蚀裂纹尖端应力强度因子幅值,但能延缓裂纹的扩展速率。
马冬辉[6]（2020）在《激光喷丸强化316L不锈钢动态充氢慢拉伸试验研究及数值模拟》文中指出氢能具有储量丰富、可再生、可储运和转换利用率高等优点,被认为是21世纪最具发展前景的清洁能源,氢的安全高效存储是氢能规模化利用的关键。本文针对氢能储运装备临氢关键部件易发生氢脆失效的难题,选取典型奥氏体不锈钢为研究对象,以氢渗透和马氏体相变理论为基础,开展典型316L不锈钢拉伸试样的激光喷丸、电化学充氢和慢拉伸试验,并采用ABAQUS有限元软件,进行激光喷丸-残余应力-氢扩散-拉伸相互耦合的数值模拟。在此基础上,探究激光喷丸强化316L不锈钢在富氢环境下的抗氢脆机理,主要工作如下:（1）探讨奥氏体不锈钢在富氢环境下氢渗透、氢扩散和氢致马氏体相变机理,详细阐明氢扩散的控制方程和本构方程;分别从静态和动态两个角度,揭示激光喷丸316L不锈钢诱导的残余应力及高密度位错、晶粒细化等微观组织演变在富氢环境中的抗氢脆机理。（2）开展典型316L不锈钢试样的激光喷丸、电化学充氢及慢应变速率拉伸试验,探索激光喷丸在材料表层诱导的残余应力、晶粒尺寸、位错组态等宏微观演变特征及其对氢原子扩散、聚集行为、氢致马氏体相变、氢致塑性损失及断口形貌的影响规律,揭示残余应力/晶粒尺寸/位错组态协同的抗氢脆机理。结果表明,激光喷丸诱导的残余压应力、晶粒细化使得被处理表面致密化,可阻碍外界氢扩散至材料内部;同时,高密度位错充当氢陷阱,捕获渗透进材料的游离氢;另外,晶粒细化形成的复杂晶界不仅缩短了携氢位错的滑移长度,而且使渗透至材料内部的氢分布均匀化,阻碍氢原子聚合为氢分子;应力应变曲线表明,激光喷丸提高了316L不锈钢的的抗拉强度和延伸率,降低了其氢致塑性损失的程度。（3）采用ABAQUS有限元软件,进行激光喷丸-残余应力-氢扩散-拉伸相互耦合数值模拟。将激光喷丸强化模拟所得的应力应变结果,作为氢扩散和拉伸过程的预定义场,开展残余应力-氢扩散-拉伸过程的顺次耦合计算,分析残余压应力对316L不锈钢抗氢渗透行为的作用规律,探究残余压应力与氢渗透共同作用对试样力学性能的影响,进而合理预测316L不锈钢的氢脆敏感性。模拟结果表明,与未处理试样相比,激光喷丸诱导的高幅值残余压应力可有效阻碍环境氢的渗透,同时抑制已渗入的氢在材料内部的扩散。此外,激光喷丸试样的抗拉强度和延伸率受氢扩散影响较小,氢致塑性损失不明显,与试验值的变化趋势一致。
张梁[7]（2020）在《水下接触爆炸对舰船舷侧多层防护结构毁伤机理研究》文中研究表明水下接触爆炸是舰船受打击情况下最严峻的情况,水下武器造成的毁伤将直接对舰船生命力构成威胁。通常情况下,水下接触爆炸载荷包含:冲击波载荷、气泡载荷以及破片载荷。常规结构难以同时抵御这三种载荷,经过近一个世纪的发展,现阶段大型舰船通常在舷侧布置空-液-空形式的三舱防护结构,以实现同时对这三种载荷进行综合防御。本文通过任意的欧拉-拉格朗日方法对水下接触爆炸载荷特性、简单板架结构的破坏模式以及多舱防护结构的毁伤特性展开研究,最终完成对多舱防护结构毁伤机理的探索。本文首先对LSDYNA中的状态方程进行了二次开发,得到能够考虑空化效应的GRUNEISEN状态方程。然后通过ALE方法对水下爆炸载荷进行验证,计算结果与Zamyshlyayev冲击波衰减的经验公式进行了对比,验证了 ALE方法模拟的冲击波载荷的准确性。然后通过文献中的水下接触爆炸试验,建立对应的有限元模型,通过分析破口大小和板架整体变形进一步验证了该方法在计算水下接触爆炸问题中的准确性。在验证了计算方法的基础上,本文开展了近弹塑性结构水下爆炸载荷特性的研究。首先基于应力波理论推导了冲击波在多相介质间的传播特性,分别对流场压力特性、结构两侧介质的压力特性以及液舱中的压力特性展开研究,得到了冲击波在多相介质间的传播规律。然后分别研究了气泡在刚性壁面、单层空舱、带缺口空舱附近的运动特性以及舱室内压特性。最后,基于简单平板结构水下接触爆炸模型,统计了不同药量和不同板厚下破片最大速度以及飞散角的分布规律,此结论可以初步对结构破片载荷进行估算。在此基础上,本文对水下接触爆炸载荷作用下船体板架结构破坏机理展开了研究。首先对船用钢的动态失效特性进行了调研,然后采用多种损伤机制下韧性金属的复合损伤模型,分别研究了不同冲击载荷强度下平板和加筋板的破坏模式,给出了不同爆距和药量下板架结构的变形特点,并对加筋板裂纹扩展路径上的单元受力状态做了分析。最后,文中开展了三舱防护结构的毁伤机理研究。首先设计了水下接触爆炸缩比模型试验,从破口面积和结构变形角度进一步验证了 ALE方法在计算复杂多舱结构时的有效性。然后从水下接触爆炸载荷作用下冲击波在多舱结构中的传播特性、气泡与多舱防护结构的耦合特性、板架结构的毁伤特性以及主要舱壁结构的吸能特性三个角度揭示了多层防护结构的毁伤机理。
史于涛[8]（2020）在《人工髋关节表面微织构设计及减磨性研究》文中指出关节置换为关节病变类疾病提供新的治疗方法。和天然关节相比,人工关节不具有自润滑功能,因润滑不足导致关节面磨损引发的关节失效问题依然突出。因此对人工关节耐磨性的研究具有重要意义。微织构自提出以来一直被应用于减磨领域,微织构不仅可以改变摩擦界面的接触类型,还可以改变摩擦界面的润湿性,增大润滑液在固体表面的黏附力。本文将微织构应用于人工关节,从数值仿真和试验两方面研究织构参数对人工关节减磨性的影响,主要工作总结如下:（1）基于雷诺方程建立仿生微织构的流体动压润滑理论模型,运用Matlab编程求解,得到计算域内的摩擦性能参数。分析了微织构参数对摩擦性能的影响,得出摩擦系数随着微织构的大小和深度的增加均是先增加后减小,存在最优的宽度和深度值使得摩擦系数最小的规律。（2）试验研究了激光加工参数对表面微织构加工质量的影响,利用Matlab对微织构深度的试验结果进行拟合,得到加工深度与激光参数的函数关系。（3）基于经典接触角模型,分析了接触角和黏附力的关系。通过试验测量微织构表面的接触角,分析了仿生微织构参数对接触角的影响,得出在一定范围内增大微织构的大小和深度有利于减小接触角的规律。（4）在不同的润滑状态下,通过摩擦磨损实验研究了微织构参数对摩擦系数的影响,试验结果表明仿生微织构在流体润滑和混合润滑的条件下都有减磨作用,通过改变微织构的参数可以调控摩擦界面的摩擦行为,实现减摩。
石栋[9]（2019）在《超声辅助单晶SiC晶片的研磨与化学机械抛光研究》文中提出单晶碳化硅（Silicon Carbide,SiC）是第三代半导体材料,也称为宽禁带半导体材料。与第一代半导体材料硅（Silicon,Si）和第二代半导体材料砷化镓（Gallium Arsenide,GaAs）相比,SiC在使用性能上具有显着优势,比如耐高温、抗辐射、工作在高压与高频条件下。因此,对于极端换环境或大功率下工作的光电元器件而言,它是理想的衬底材料。但其高硬度、易脆性与强化学惰性,却使得SiC晶片的薄化与表面的光滑无损倍显困难。一方面,材料本身工艺性能差;另一方面衬底晶圆的工艺要求却很高,因为作为集成电路制造的必要元件,其外延层要求衬底表面平坦光滑、尽可能无缺陷损伤。同时,在智能化与物联网等技术的推动下,集成电路芯片的功能与应用均得到拓展,而高端芯片的这些功能要求也必然使得衬底晶圆厚度与表面性能朝着薄化与超光滑无损趋势发展。如人工智能（artificial intelligence,AI）芯片,需要实现深度学习、具备强大的感知能力等,导致其在功耗、可靠性与体积方面都有更高的要求,从而使得集成电路的特征尺寸与集成度向物理极限逼近。因为芯片的薄化能够减少内阻,提升芯片散热性能,增强电路稳定性,缩小芯片体积。再有如MEMS器件、可穿戴智能装备等均要求芯片小型化、薄化。本文针对单晶SiC晶片的高硬度、易脆性及强化学惰性导致的薄化与表面的光滑无损倍显困难的工艺问题,利用超声振动辅助技术,研究了超声辅助单晶SiC晶片的自由磨料研磨与化学机械抛光。通过理论分析与数值仿真的方式,分别揭示了SiC晶片在上述两种工艺下的材料去除机理与表面创成特点;同时设计制造了试验装置,在此基础上,进行了相关试验并对试验结果进行了分析。论文主要的研究内容如下:（1）分析了脆性材料在印压与刻划中的力学响应及其产生机理,在此基础上,通过ls-dyna软件中SPH耦合FE的方法,对单个磨料印压与刻划单晶SiC进行了模拟研究。分析了常规自由磨料研磨下磨料的主要三种力学状态,即二体磨损、三体磨损与自由无作用状态。于是得到了超声振动辅助下磨料在三种力学状态下的动力学变化规律:二体磨损磨料在原水平运动基础上,复合法向简谐运动周期性作用于试件表面,自由无作用状态磨料被激活而随机冲击试件表面,三体磨损磨料对试件表面进行冲击或冲压作用。对于磨料的二体磨损,采用刻划的方式对单晶SiC表面分别进行了不同刻划速率与刻划深度的仿真模拟;对于超声辅助下磨料的力学特性变化,探究了磨料在不同印压速率、冲击角度以及不同频率下对单晶SiC的力学作用。（2）分析了化学机械抛光机理与材料去除模型,在此基础上,从考虑较少但影响重大的流体作用角度出发,对超声辅助化学机械抛光中流体的性能以及磨料的动力学变化进行了仿真研究。分析了超声振动下流体的空化现象,对空化作用下流体的压强与温度变化进行了定量分析,同时分析了超声作用下的声化学效应。应用多相流中的VOF与DPM模型,通过文献中的CFD模拟结果,对比探究了超声辅助化学机械抛光与常规化学机械抛光中流体的性能参数如压强、温度、流速等,为后续的试验以及结果分析奠定了理论基础。（3）分析了常规单面自由磨料研磨工艺系统的组成与动力学原理,以此为依据,为实现试样法向的超声振动以及加工负载的在位连续调节,设计制造了超声振动辅助试验装置,用于后续的试验探究。对关键功能部件进行了设计与制造,研究了试样的定位方法并论述了装置的操作过程。重点研究设计了阶梯型变幅杆,通过模态与谐响应分析验证了设计的正确性;通过阻抗分析与激光多普勒测振仪,对加工后的变幅杆实物进行测试,结果满足试验要求。此外,建立了超声动力组件的简化等效模型,并据此对试样进行了受力分析。（4）利用自行设计制造的超声辅助装置,对单晶SiC晶片的超声辅助自由磨料研磨进行了试验探究。通过正交方法对研磨压力、磨盘转速、磨料粒径与超声功率进行了试验设计(L27(313)),结合信噪比与灰色关联方法对试验结果进行了分析。分别探究了以材料去除率、粗糙度Ra与Rmax为指标时,对工艺参数的影响规律与最佳工艺参数组合;分析了同时以材料去除率、粗糙度Ra与Rmax为综合指标时,工艺参数对综合性能的影响并确定了参数的优选组合。进一步,扩大了超声振幅的范围,探究分析了大幅值对单晶SiC晶片的研磨效果。研究了不同材质研磨盘下超声研磨与常规研磨单晶SiC晶片的材料去除率与表面创成特点。（5）利用自行设计制造的超声辅助装置,对单晶SiC晶片的超声辅助化学机械抛光进行了试验研究。首先采用化学机械抛光用抛光液对单晶SiC晶片进行腐蚀试验,通过对比分析常规腐蚀与超声振动腐蚀后单晶SiC晶片的表面成分,明确了超声辅助能够促进化学机械抛光过程中的化学腐蚀。通过研磨与化学机械抛光的组合试验,结果表明超声辅助研磨与超声辅助化学机械抛光组合能够提高单晶SiC的抛光效果。进一步,通过超声辅助组合工艺,对单晶SiC晶片进行了试验,结果表明,能够以较高的效率实现单晶SiC晶片的薄化与表面的光滑无损。
武立群[10]（2019）在《超声导波管道除垢机理研究》文中研究表明管道运输,作为现代工业中重要的能源运输方式,在诸多领域中都占据至关重要的地位。对管道内污垢及时并有效地进行去除是工业界长期以来致力解决的问题,对工业安全生产,社会经济高效、平稳发展有着显着的意义。将超声导波应用于除垢领域,既继承了传统超声清洗的高效、损伤小等优点,又可在设备不停产、去除最少量包覆层的情况下对管道内长距离、大范围的污垢进行去除,大大节省了时间和生产成本。本文对超声导波进行管道除垢的机理进行研究,对影响除垢的因素进行了分析,提出了一种有效的基于漏超声导波空化效应的充液管道除垢方法,并进行了实验验证。主要工作及结论如下:1.提出了基于漏超声导波空化效应的超声导波除垢机理,并提出了基于空化声压、位移共振、疲劳极限以及除垢均匀性的除垢选频判据。2.利用有限元分析对超声导波在充液管道中的传播及泄漏过程进行建模,并根据选频判据选择了合适的除垢传感器频率,以指导除垢传感器的试制。3.为模拟实际管道污垢生长过程,设计了一套完整的以碳酸钙方解石晶体为主要成分的污垢制备装置,并对实验管道进行了污垢制备。4.根据有限元分析结果进行了传感器试制,并进行了除垢实验,通过在扫描电镜下对实验前后管道内壁微观结构进行观察,证明了利用超声导波空化效应进行除垢的有效性。其中除垢功率为60W,20分钟内可去除至少1米范围内的22-24微米厚的方解石晶体污垢。5.为研究超声高频振动对污垢去除的影响,进行了未充液管道的振动除垢实验,证明了利用超声导波空化效应除垢比单纯高频振动以及清洗除垢效果更好。
二、DISCUSSION ON MECHANISM OF CAVITATION DAMAGE ON SUPER HIGH DAMS（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、DISCUSSION ON MECHANISM OF CAVITATION DAMAGE ON SUPER HIGH DAMS（论文提纲范文）
（1）废弃矿井抽水蓄能电站水泵水轮机关键技术（论文提纲范文）
| 1 废弃矿井抽水蓄能电站的特点 |
| 2 废弃矿井抽水蓄能电站水泵水轮机的特点 |
| 2.1 超高水头 |
| 2.2 小体积 |
| 2.3 高耐蚀 |
| 3 研究现状 |
| 3.1 超高水头水泵水轮机基本水力特性 |
| 3.2 超高水头水泵水轮机双向运行过渡过程调控技术 |
| 3.3 高压高速转子部件应力应变特性及抗振防裂关键技术 |
| 3.4 水泵水轮机腐蚀-泥沙磨损-空蚀耦合机理及协同控制关键技术 |
| 4 存在问题 |
| 5 关键技术 |
| 5.1 超高水头小体积水泵水轮机水力实物模型设计优化技术 |
| 5.2 高转速水泵水轮机频繁切换工况过渡过程安全稳定运行技术 |
| 5.3 矿井水条件下水泵水轮机腐蚀-泥沙磨损-空蚀耦合机理及协同控制技术 |
| 6 结论 |
（2）水环境下聚合物材料滑动摩擦和气泡空蚀行为分子动力学模拟与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 聚合物材料摩擦学研究进展 |
| 1.2.1 摩擦学概述 |
| 1.2.2 聚合物材料 |
| 1.2.3 聚合物材料摩擦学行为研究综述 |
| 1.3 聚合物材料空蚀研究进展 |
| 1.3.1 空化与空蚀概述 |
| 1.3.2 空泡动力学理论及空蚀破坏作用机制 |
| 1.3.3 聚合物材料空蚀行为研究综述 |
| 1.4 本文主要研究内容及章节安排 |
| 第二章 分子动力学模拟与试验方法 |
| 2.1 计算材料科学概述 |
| 2.2 分子动力学基本原理与方法 |
| 2.2.1 原子间作用势 |
| 2.2.2 模拟系综和控温控压方法 |
| 2.2.3 边界条件及宏观物理量统计 |
| 2.2.4 分子动力学计算软件 |
| 2.3 试验方法 |
| 2.3.1 试验材料 |
| 2.3.2 试验设备及表征设备 |
| 2.3.3 振动空蚀试验 |
| 2.3.4 吸水性试验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 聚合物滑动摩擦行为分子动力学模拟研究 |
| 3.1 聚合物固-固接触滑动摩擦分子动力学模拟 |
| 3.1.1 模型建立与模拟参数设置 |
| 3.1.2 模拟结果与分析 |
| 3.2 聚合物固-液-固接触滑动摩擦分子动力学模拟 |
| 3.2.1 模型建立与参数设置 |
| 3.2.2 模拟结果与分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 水介质下微观空泡溃灭分子动力学及空蚀试验研究 |
| 4.1 空泡溃灭分子动力学模拟研究 |
| 4.1.1 空泡溃灭分子动力学模型构建与计算细节 |
| 4.1.2 空泡溃灭模拟结果与分析 |
| 4.2 聚合物材料空蚀试验研究 |
| 4.2.1 UHMWPE材料空蚀性能分析 |
| 4.2.2 POM材料空蚀性能分析 |
| 4.2.3 PA6 材料空蚀性能分析 |
| 4.2.4 PTFE材料空蚀性能分析 |
| 4.2.5 PEEK材料空蚀性能分析 |
| 4.2.6 五种聚合物材料空蚀性能对比分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 聚合物材料微观吸水行为分子动力学模拟及试验研究 |
| 5.1 聚合物材料微观吸水分子动力学模拟研究 |
| 5.1.1 吸水分子动力学模型 |
| 5.1.2 模拟结果与分析 |
| 5.2 聚合物材料吸水行为试验研究 |
| 5.2.1 聚合物材料吸水特性分析 |
| 5.2.2 聚合物材料吸水物理化学状态分析 |
| 5.2.3 聚合物材料吸水后力学、摩擦学性能变化分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文的主要结论 |
| 6.2 本文的创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士期间发表学术论文和参与科研情况 |
| 作者简介 |
（3）碳化钨基硬质合金涂层的制备及抗冲蚀与空蚀性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 水力机械水下部件常用金属材料 |
| 1.3 沙浆冲蚀国内外研究现状 |
| 1.3.1 冲蚀磨损机理 |
| 1.3.2 冲蚀磨损理论 |
| 1.3.3 冲蚀试验设备和冲蚀率分析方法 |
| 1.3.4 抗冲蚀涂层材料 |
| 1.4 空蚀国内外研究现状 |
| 1.4.1 空蚀磨损机理 |
| 1.4.2 空蚀磨损理论 |
| 1.4.3 空蚀试验设备和空蚀率分析方法 |
| 1.4.4 抗空蚀涂层材料 |
| 1.5 本文研究的主要内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 涂层制备与试验方法 |
| 2.1 超音速火焰喷涂制备工艺及设备 |
| 2.2 涂层制备 |
| 2.2.1 基体材料 |
| 2.2.2 粉末原料 |
| 2.2.3 制备流程和工艺参数 |
| 2.3 热处理试验 |
| 2.4 空蚀试验 |
| 2.4.1 空蚀试验设备 |
| 2.4.2 空蚀试验步骤 |
| 2.4.3 空蚀试验数据分析方法 |
| 2.5 空蚀-腐蚀试验 |
| 2.5.1 空蚀-腐蚀试验设备 |
| 2.5.2 空蚀-腐蚀试验步骤 |
| 2.6 涂层性能测试与表征 |
| 2.6.1 涂层的微观结构、形貌及元素分析 |
| 2.6.2 原料粉末和涂层的物相分析 |
| 2.6.3 涂层表面轮廓及粗糙度分析 |
| 2.6.4 涂层孔隙率分析 |
| 2.6.5 显微硬度测试 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 沙浆冲蚀磨损试验机的研制 |
| 3.1 沙浆冲蚀机设计要求 |
| 3.2 设计方案及工作原理 |
| 3.2.1 罐式沙浆冲蚀机设计方案 |
| 3.2.2 工作原理 |
| 3.3 机械结构设计 |
| 3.3.1 机架、转盘及连接件设计 |
| 3.3.2 夹具组件设计 |
| 3.4 电气控制系统设计 |
| 3.4.1 旋转盘电动机功率估算 |
| 3.4.2 电气控制系统设计 |
| 3.5 冲蚀试验步骤 |
| 3.6 冲蚀试验数据分析方法 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 WC-12Co硬质合金涂层的沙浆冲蚀性能研究 |
| 4.1 涂层制备原料粉末 |
| 4.2 沙浆冲蚀参数和正交试验方案 |
| 4.3 WC-12Co和Cr_3C_2-25NiCr涂层的组织结构 |
| 4.3.1 WC-12Co和Cr_3C_2-25NiCr涂层的截面形貌 |
| 4.3.2 WC-12Co和Cr_3C_2-25NiCr涂层的物相分析 |
| 4.4 WC-12Co和Cr_3C_2-25NiCr涂层的孔隙率和显微硬度 |
| 4.5 涂层和基材的沙浆冲蚀测试 |
| 4.5.1 累计体积损失和冲蚀磨损率 |
| 4.5.2 转速对涂层和基材的体积损失的影响 |
| 4.5.3 冲蚀物粒径对涂层和基材的体积损失的影响 |
| 4.5.4 沙浆浓度对涂层和基材的体积损失的影响 |
| 4.6 冲蚀表面形貌和冲蚀机理 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 WC-12Co硬质合金涂层的空蚀性能研究 |
| 5.1 WC-12Co涂层制备及热处理 |
| 5.2 WC-12Co热处理涂层的组织结构 |
| 5.2.1 WC-12Co热处理涂层的截面形貌 |
| 5.2.2 WC-12Co热处理涂层的物相分析 |
| 5.3 WC-12Co热处理涂层的孔隙率和显微硬度 |
| 5.4 WC-12Co热处理涂层的空蚀测试 |
| 5.4.1 体积损失和空蚀率 |
| 5.4.2 涂层表面粗糙度和空蚀机理 |
| 5.5 WC-12Co涂层的空蚀模型 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 WB增强WC基硬质合金涂层的空蚀-腐蚀性能研究 |
| 6.1 原料粉末和涂层制备 |
| 6.2 涂层的组织结构和力学性能 |
| 6.2.1 涂层的截面形貌 |
| 6.2.2 涂层的物相分析 |
| 6.2.3 涂层的显微硬度 |
| 6.3 涂层的空蚀和空蚀-腐蚀试验和数据分析方法 |
| 6.3.1 涂层的空蚀和空蚀-腐蚀试验 |
| 6.3.2 定义和公式 |
| 6.4 涂层的电化学性能测试 |
| 6.4.1 涂层的动电位极化曲线 |
| 6.4.2 涂层的电化学阻抗谱 |
| 6.4.3 涂层的等效电路及其参数 |
| 6.5 涂层的纯空蚀和空蚀-腐蚀质量损失 |
| 6.6 纯空蚀、纯腐蚀以及协同效应对涂层质量损失的贡献 |
| 6.7 纯空蚀阻抗和空蚀-腐蚀阻抗 |
| 6.8 涂层空蚀-腐蚀形貌和侵蚀机理 |
| 6.9 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的主要学术成果 |
| 致谢 |
（5）激光冲击强化2Cr13不锈钢抗气蚀和空化—颗粒侵蚀行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 气蚀的物理过程与研究现状 |
| 1.2.1 气蚀的成因 |
| 1.2.2 金属的气蚀阶段、失效形式与影响因素 |
| 1.2.3 国内外抗气蚀方法的研究现状 |
| 1.3 空化-颗粒侵蚀的物理过程与研究现状 |
| 1.3.1 空化-颗粒侵蚀与气蚀的关系以及作用机制 |
| 1.3.2 空化-颗粒侵蚀的影响因素 |
| 1.3.3 颗粒特性对空化-颗粒侵蚀影响的研究现状 |
| 1.4 表面完整性对金属气蚀和空化-颗粒侵蚀行为的影响 |
| 1.5 激光冲击强化及研究现状 |
| 1.5.1 激光冲击强化的原理 |
| 1.5.2 数值模拟在激光冲击强化研究中的研究现状 |
| 1.5.3 激光冲击层数对金属表面完整性的影响 |
| 1.5.4 激光冲击强化抗气蚀研究现状 |
| 1.6 本课题主要研究内容和研究意义 |
| 第二章 激光冲击2Cr13 不锈钢有限元分析与试验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光冲击试验参数计算 |
| 2.3 数值模拟模型搭建 |
| 2.3.1 激光冲击波的压强加载 |
| 2.3.2 求解时间设置及网格划分 |
| 2.4 模拟结果与分析 |
| 2.4.1 激光冲击2Cr13 不锈钢表面残余应力分析 |
| 2.4.2 激光冲击2Cr13 不锈钢表面残余应力释放分析 |
| 2.4.3 激光冲击2Cr13 不锈钢深度方向残余应力分析 |
| 2.4.4 激光冲击2Cr13 不锈钢形变应变分析 |
| 2.5 激光冲击试验以及残余应力分析 |
| 2.5.1 试样制备 |
| 2.5.2 激光冲击试验 |
| 2.5.3 激光冲击2Cr13 不锈钢残余应力测试 |
| 2.5.4 激光冲击2Cr13 不锈钢残余应力分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 不同层数激光冲击2Cr13 不锈钢表面完整性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验方法 |
| 3.2.1 微观组织观测 |
| 3.2.2 表面形貌与粗糙度检测 |
| 3.2.3 显微硬度测量 |
| 3.3 表面完整性表征结果 |
| 3.3.1 激光冲击2Cr13 不锈钢微观组织分析 |
| 3.3.2 激光冲击2Cr13 不锈钢显微硬度分析 |
| 3.3.3 激光冲击2Cr13 不锈钢表面形貌与粗糙度分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 不同层数激光冲击2Cr13 不锈钢抗气蚀行为研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试样准备与试验方法 |
| 4.3 试验结果及分析 |
| 4.3.1 气蚀累积质量损失和质量损失率分析 |
| 4.3.2 激光冲击对气蚀表面粗糙度的影响 |
| 4.3.3 激光冲击对气蚀孕育期微沟槽形貌的影响 |
| 4.3.4 激光冲击对气蚀加速期裂纹扩展的影响 |
| 4.3.5 激光冲击对气蚀衰退期破坏形貌的影响 |
| 4.4 不同层数激光冲击2Cr13 不锈钢抗气蚀机理 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 不同层数激光冲击2Cr13 不锈钢抗空化-颗粒侵蚀行为研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试样准备与试验方法 |
| 5.3 试验结果及分析 |
| 5.3.1 空化-颗粒侵蚀累积质量损失和质量损失率分析 |
| 5.3.2 激光冲击对空化-颗粒侵蚀表面粗糙度的影响 |
| 5.3.3 0.02mm颗粒混合液下侵蚀行为研究 |
| 5.3.4 0.08mm颗粒混合液下侵蚀行为研究 |
| 5.4 不同层数激光冲击2Cr13 抗空化-颗粒侵蚀机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（6）激光喷丸强化316L不锈钢动态充氢慢拉伸试验研究及数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 不锈钢氢脆的国内外研究现状 |
| 1.2.1 氢脆形成与危害 |
| 1.2.2 不锈钢的氢脆性能研究 |
| 1.3 不锈钢抗氢脆技术研究 |
| 1.3.1 传统抗氢脆技术 |
| 1.3.2 激光喷丸技术及其应用现状 |
| 1.3.3 激光喷丸强化抗氢脆技术 |
| 1.4 氢扩散数值模拟研究 |
| 1.5 选题意义及主要内容 |
| 1.5.1 课题研究意义 |
| 1.5.2 课题研究的主要内容 |
| 第二章 316L不锈钢激光喷丸抗氢渗透及抗马氏体相变理论 |
| 2.1 氢在材料中的行为 |
| 2.1.1 服役环境中氢的渗透 |
| 2.1.2 氢扩散控制方程和本构方程 |
| 2.1.3 氢脆机理 |
| 2.2 氢致马氏体相变理论 |
| 2.2.1 相变不稳定因子 |
| 2.2.2 氢致马氏体相变驱动力 |
| 2.2.3 马氏体相变过程 |
| 2.3 影响不锈钢氢致塑性损失的因素 |
| 2.3.1 晶粒尺寸对氢致塑性损失的影响 |
| 2.3.2 残余应力对氢致塑性损失的影响 |
| 2.3.3 位错结构对氢致塑性损失的影响 |
| 2.4 激光喷丸强化316L不锈钢的抗氢脆机理 |
| 2.4.1 激光喷丸对静态环境下316L不锈钢抗氢脆的影响 |
| 2.4.2 激光喷丸对动态充氢拉伸下316L不锈钢抗氢脆性能的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 激光喷丸316L不锈钢动态充氢环境下的慢拉伸试验 |
| 3.1 激光喷丸试验 |
| 3.1.1 试样制备 |
| 3.1.2 试验设备 |
| 3.1.3 试验方案 |
| 3.2 未充氢和充氢环境下慢拉伸试验 |
| 3.2.1 电化学充氢试验 |
| 3.2.2 氢环境箱设计 |
| 3.2.3 试验设备与方案 |
| 3.3 材料性能检测 |
| 3.3.1 残余应力测试仪器及方法 |
| 3.3.2 微观组织观测设备与方法 |
| 3.3.3 马氏体相变检测设备与方法 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 残余应力结果及分析 |
| 3.4.2 微观组织结果及分析 |
| 3.4.3 马氏体相变结果与分析 |
| 3.4.4 应力-应变结果与分析 |
| 3.4.5 断口形貌结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 激光喷丸316L不锈钢氢扩散与拉伸过程数值模拟 |
| 4.1 激光喷丸强化数值模拟 |
| 4.1.1 激光喷丸数值模拟方案 |
| 4.1.2 模型建立与网格划分 |
| 4.1.3 本构模型选择 |
| 4.1.4 激光喷丸加载过程 |
| 4.1.5 316L不锈钢激光喷丸诱导三维残余应力场的模拟结果 |
| 4.2 激光喷丸诱导三维残余应力场与氢扩散耦合数值模拟 |
| 4.2.1 ABAQUS氢扩散模块介绍 |
| 4.2.2 氢扩散数值模拟方案 |
| 4.2.3 氢扩散参数设置及必要假设 |
| 4.2.4 316L不锈钢拉伸试样氢扩散数值模拟结果 |
| 4.3 残余压应力-氢扩散与拉伸过程耦合的数值模拟 |
| 4.3.1 ABAQUS拉伸模块介绍 |
| 4.3.2 拉伸数值模拟方案 |
| 4.3.3 316L不锈钢拉伸试样拉伸参数及加载设置 |
| 4.3.4 316L不锈钢试样拉伸的模拟结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的科研成果 |
（7）水下接触爆炸对舰船舷侧多层防护结构毁伤机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的与意义 |
| 1.2 水下接触爆炸对舰船毁伤研究现状 |
| 1.2.1 水下接触爆炸载荷的研究现状 |
| 1.2.2 水下接触爆炸对舰船毁伤的研究现状 |
| 1.3 本文主要研究工作 |
| 第2章 近场水下接触爆炸ALE计算方法及应用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水下爆炸基本过程 |
| 2.3 水下爆炸载荷特性 |
| 2.3.1 水下爆炸冲击波载荷 |
| 2.3.2 水下爆炸气泡脉动载荷 |
| 2.4 任意欧拉-拉格朗日方法基本理论 |
| 2.4.1 ALE理论 |
| 2.4.2 状态方程 |
| 2.5 基于用户子程序建立的流场拉伸-空化模型 |
| 2.6 数值方法有效性验证 |
| 2.6.1 水下爆炸冲击波载荷验证 |
| 2.6.2 简单平板结构水下接触爆炸验证 |
| 2.7 小结 |
| 第3章 近弹塑性结构水下爆炸冲击载荷特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多相介质应力波理论 |
| 3.3 冲击波在多相介质间的传播规律及其载荷特性 |
| 3.4 水下接触爆炸气泡的非球状脉动和射流载荷特性 |
| 3.4.1 刚性壁面附近气泡脉动特性 |
| 3.4.2 弹塑性壁面附近气泡脉动特性 |
| 3.4.3 带破口的弹塑性壁面附近气泡脉动特性 |
| 3.5 水下接触爆炸高速破片载荷特性 |
| 3.5.1 药量对破片载荷的影响 |
| 3.5.2 板厚对破片载荷的影响 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 水下接触爆炸载荷作用下船体板架结构破坏机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 常用船用钢动态失效特性研究 |
| 4.3 水下爆炸船体板架复合损伤模型 |
| 4.4 水下接触爆炸载荷作用下平板结构破坏模式分析 |
| 4.5 水下接触爆炸载荷作用下船体板架结构破坏模式分析 |
| 4.5.1 仿真模型以及工况设置 |
| 4.5.2 不同冲击因子下加筋板破坏模式分析 |
| 4.5.3 爆轰气体与加筋板动态耦合过程分析 |
| 4.5.4 裂纹扩展路径上单元应力状态分析 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 水下接触爆炸载荷作用下舷侧多层防护结构毁伤机理研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 典型三舱结构水下接触爆炸缩比模型试验 |
| 5.2.1 模型设计 |
| 5.2.2 方案有效性论证 |
| 5.2.3 模型固定方案 |
| 5.2.4 工况设置 |
| 5.2.5 试验流程 |
| 5.2.6 有限元模型工况设置 |
| 5.2.7 试验结果及仿真对比 |
| 5.3 典型多层防护结构毁伤变形分析 |
| 5.3.1 有限元模型描述 |
| 5.3.2 结构边界条件 |
| 5.3.3 冲击波在多舱结构中的传播特性分析 |
| 5.3.4 气泡与舱段结构动态耦合特性分析 |
| 5.3.5 主要板架结构毁伤变形分析 |
| 5.3.6 舱室结构吸能分析 |
| 5.4 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（8）人工髋关节表面微织构设计及减磨性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 人工关节耐磨性的研究现状 |
| 1.2.1 常用的材料 |
| 1.2.2 人工关节的表面处理方法 |
| 1.3 仿生微织构减磨的研究现状 |
| 1.3.1 表面织构的减磨机理 |
| 1.3.2 表面织构减磨技术的国内外研究 |
| 1.3.3 表面织构的加工方法 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 织构化表面的流体动压模型 |
| 2.1 关节表面微织构的设计 |
| 2.2 织构化表面的流体动压理论及模型建立 |
| 2.2.1 雷诺方程的推导 |
| 2.2.2 微织构流体动压理论的介绍 |
| 2.2.3 关节面流体动压润滑模型及其平面化的合理性分析 |
| 2.3 流体动压模型的求解 |
| 2.3.1 方程的无量纲化 |
| 2.3.2 边界条件的确定 |
| 2.3.3 求解方法 |
| 2.3.4 摩擦系数的计算 |
| 2.3.5 计算流程 |
| 2.3.6 方程的验证 |
| 2.4 结果分析 |
| 2.4.1 织构大小对摩擦性能的影响规律 |
| 2.4.2 织构深度对摩擦性能的影响规律 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 激光加工微织构技术研究及试件加工 |
| 3.1 激光加工原理及特点 |
| 3.2 激光加工技术研究 |
| 3.2.1 输出频率对加工质量的影响 |
| 3.2.2 扫描速度对加工质量的影响 |
| 3.2.3 填充方式对加工质量的影响 |
| 3.3 激光加工工艺参数的试验研究 |
| 3.3.1 试验设备与材料 |
| 3.3.2 试验方案 |
| 3.4 激光加工试验结果分析 |
| 3.4.1 扫描速度对加工尺寸的影响 |
| 3.4.2 扫描次数对加工尺寸的影响 |
| 3.4.3 输出功率对加工尺寸的影响 |
| 3.4.4 脉冲频率对加工尺寸的影响 |
| 3.4.5 建立激光加工参数与微沟槽尺寸的数学模型 |
| 3.5 试件的制备 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 织构化表面的润湿性研究 |
| 4.1 润湿性的基本理论 |
| 4.1.1 表面张力与表面自由能 |
| 4.1.2 固体表面接触角模型 |
| 4.1.3 接触界面黏附方程 |
| 4.2 微织构表面润湿性的实验研究 |
| 4.2.1 实验设备 |
| 4.2.2 实验方法 |
| 4.2.3 试验结果 |
| 4.3 实验结果分析讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 织构化表面摩擦性能的试验研究 |
| 5.1 试验设备与试验方案 |
| 5.1.1 试验设备 |
| 5.1.2 润滑液选取 |
| 5.1.3 试验条件的确定 |
| 5.2 试验过程 |
| 5.3 试验结果分析 |
| 5.3.1 织构的大小对摩擦系数的影响 |
| 5.3.2 织构的深度对摩擦系数的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间取得的科研成果和科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）超声辅助单晶SiC晶片的研磨与化学机械抛光研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 单晶碳化硅的应用 |
| 1.1.2 单晶碳化硅的结构与性能 |
| 1.1.3 晶片薄化与光滑无损表面需求 |
| 1.2 单晶碳化硅的工艺性能 |
| 1.3 国内外研究进展与发展趋势 |
| 1.3.1 SiC晶片薄化研究进展与发展趋势 |
| 1.3.2 SiC晶片表面光滑无损加工研究进展与发展趋势 |
| 1.4 超声辅助在研磨抛光中的应用 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 第2章 超声辅助研磨的力学作用机理研究 |
| 2.1 印压与刻划机理及其应用 |
| 2.1.1 脆性材料的印压与刻划结果 |
| 2.1.2 印压与刻划过程中材料内部的应力场 |
| 2.2 超声辅助研磨下磨料的动力学作用 |
| 2.3 SPH耦合FE仿真研究 |
| 2.3.1 SPH方法原理与计算过程 |
| 2.3.2 JH-2 材料模型与仿真模型 |
| 2.3.3 仿真方法的可行性验证 |
| 2.3.4 磨料刻划单晶SiC的仿真研究 |
| 2.3.5 磨料冲击单晶SiC的仿真研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 超声辅助化学机械抛光的机理研究 |
| 3.1 化学机械抛光材料去除模型及其机理 |
| 3.2 超声空化作用分析 |
| 3.2.1 空化气泡的产生与运动 |
| 3.2.2 超声空化效应 |
| 3.3 超声作用下流体性能仿真分析 |
| 3.3.1 流体运动的描述方法 |
| 3.3.2 VOF与 DPM模型 |
| 3.3.3 流体膜性能仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 超声辅助试验装置的研制 |
| 4.1 装置设计原理与功能概述 |
| 4.2 关键功能部件设计制造 |
| 4.2.1 万向转动台 |
| 4.2.2 负载调节装置与超声动力组件 |
| 4.2.3 变幅杆与保持环 |
| 4.2.4 试件定位调节 |
| 4.3 阶梯减幅杆设计 |
| 4.3.1 变截面杆的纵振波动方程 |
| 4.3.2 质点位移与位移节点 |
| 4.3.3 放大系数 |
| 4.3.4 变幅杆性能测试 |
| 4.4 动力学建模分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 超声辅助研磨单晶SiC晶片的试验研究 |
| 5.1 试验设计与工艺优化方法 |
| 5.1.1 正交设计 |
| 5.1.2 信噪比分析 |
| 5.1.3 灰色关联分析 |
| 5.2 超声辅助自由磨粒研磨 |
| 5.2.1 四因素正交试验 |
| 5.2.2 试验结果分析 |
| 5.3 超声振动幅值影响 |
| 5.4 研磨盘材质影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 超声辅助化学机械抛光单晶SiC晶片的试验研究 |
| 6.1 超声辅助单晶SiC晶片的化学腐蚀研究 |
| 6.1.1 试验方案 |
| 6.1.2 XPS检测与表面分析 |
| 6.2 超声辅助化学机械抛光单晶SiC的试验研究 |
| 6.2.1 试验方案 |
| 6.2.2 表面创成与材料去除率分析 |
| 6.3 超声辅助单晶SiC晶片的组合工艺能力探究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介与攻读学位期间的主要研究成果 |
| 致谢 |
（10）超声导波管道除垢机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 本课题的研究背景及意义 |
| 1.2 本课题相关国内外研究现状 |
| 1.2.1 超声导波技术的国内外研究现状 |
| 1.2.2 管道除垢技术的国内外研究现状 |
| 1.3 本课题主要研究内容 |
| 2 超声导波的基本理论 |
| 2.1 超声导波与传统超声 |
| 2.2 平板和管道中的超声导波 |
| 2.3 超声导波的频散与多模态特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 超声导波除垢机理 |
| 3.1 漏超声导波与能量衰减 |
| 3.2 漏超声导波空化除垢机理 |
| 3.3 基于有限元的导波除垢机理分析 |
| 3.3.1 有限元分析与数值求解 |
| 3.3.2 有限元除垢模型分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 超声导波除垢实验设计 |
| 4.1 超声导波除垢实验系统搭建 |
| 4.2 超声导波除垢传感器设计 |
| 4.2.1 超声导波与压电传感器 |
| 4.2.2 除垢传感器设计与标定 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 超声导波除垢实验研究 |
| 5.1 管道内部碳酸钙结垢的制备 |
| 5.1.1 管道内污垢的形成过程 |
| 5.1.2 管道内晶体垢形成影响因素 |
| 5.1.3 管道内碳酸钙污垢制备 |
| 5.2 超声导波除垢实验测试结果 |
| 5.3 超声导波剪切振动对照实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 7 参考文献 |
| 8 攻读学位期间发表论文情况 |
| 9 致谢 |
四、DISCUSSION ON MECHANISM OF CAVITATION DAMAGE ON SUPER HIGH DAMS（论文参考文献）
- [1]废弃矿井抽水蓄能电站水泵水轮机关键技术[J]. 张保生,陈宁,高博,陈凡. 科技导报, 2021(13)
- [2]水环境下聚合物材料滑动摩擦和气泡空蚀行为分子动力学模拟与试验研究[D]. 詹胜鹏. 机械科学研究总院, 2021
- [3]碳化钨基硬质合金涂层的制备及抗冲蚀与空蚀性能研究[D]. 杜晋. 扬州大学, 2020
- [4]水轮机技术进展与发展趋势[J]. 罗兴锜,朱国俊,冯建军. 水力发电学报, 2020(08)
- [5]激光冲击强化2Cr13不锈钢抗气蚀和空化—颗粒侵蚀行为研究[D]. 邵亦锴. 江苏大学, 2020(02)
- [6]激光喷丸强化316L不锈钢动态充氢慢拉伸试验研究及数值模拟[D]. 马冬辉. 江苏大学, 2020
- [7]水下接触爆炸对舰船舷侧多层防护结构毁伤机理研究[D]. 张梁. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [8]人工髋关节表面微织构设计及减磨性研究[D]. 史于涛. 天津理工大学, 2020(05)
- [9]超声辅助单晶SiC晶片的研磨与化学机械抛光研究[D]. 石栋. 吉林大学, 2019(02)
- [10]超声导波管道除垢机理研究[D]. 武立群. 天津科技大学, 2019(07)