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热处理对12Cr1MoV钢管焊接接头残余应力及力学性能的影响研究

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热处理对12Cr1MoV钢管焊接接头残余应力及力学性能的影响研究

作者：吕福炜山东科技大学

学位级别：硕士

12Cr1MoV是一种低合金珠光体耐热钢,有良好的抗氧化性、热强性、耐腐蚀性和焊接性能,被广泛地用于制造电站锅炉等设备。在实际焊接过程中,焊接接头在经历多次具有不同峰值温度的焊接热循环过程后,会导致该区域金相组织和力学性能的多样... 详细信息

12Cr1MoV是一种低合金珠光体耐热钢,有良好的抗氧化性、热强性、耐腐蚀性和焊接性能,被广泛地用于制造电站锅炉等设备。在实际焊接过程中,焊接接头在经历多次具有不同峰值温度的焊接热循环过程后,会导致该区域金相组织和力学性能的多样性;并且由于电厂管道构件的工作条件十分恶劣,既要输送高温高压的蒸汽,又要承受火焰与烟气的高温作用,管道焊接接头成为其中的薄弱环节。本文以12Cr1MoV钢管焊接件为研究对象,采用试验和模拟相结合的方法分析了焊接接头在焊接及热处理过程中,焊接接头温度场、应力场和力学性能的变化特性,为焊接工艺的设计及优化提供参考依据。本文主要研究工作和结论如下:（1）12Cr1MoV钢管焊接接头焊后残余应力模拟方法的研究。将双椭球热源模型、均匀密度体积热源模型以及3D几何模型、2D几何模型的模拟结果进行对比分析,最终本文选择计算结果较准确、耗时较少的3D均匀密度体积热源模型进行有限元计算。采用试验方法与有限元模拟方法相结合,研究分析有限元模拟温度场的准确性。通过动态数据采集分析系统,对实际焊接过程温度场数据进行实时采集,并将其与模拟温度场结果进行比较,结果表明试验测量值与模拟值吻合较好,证明了有限元模拟温度场的可靠性。（2）研究热处理工艺对12Cr1MoV钢管焊接过程中热应力的影响。基于热弹塑性模型,利用有限元软件ABAQUS对12Cr1MoV圆管的对接环缝焊接模型进行建立,建立了焊接残余应力的顺序耦合有限元分析程序。模拟焊前预热、焊接热输入、消氢处理以及焊后回火热处理等过程,研究分析残余应力的变化规律。使用压痕应力测试仪对焊接钢管不同状态的残余应力分布情况进行测量,并与模拟结果进行对比。结果表明:消氢处理残余应力的模拟值与试验结果基本一致,误差在10%以内。同时,通过研究发现后次焊道的热输入会增大前次焊道中的热应力;消氢处理可以降低焊缝区域的残余拉应力,降幅至少达到14%;回火热处理对焊接接头的残余应力影响较大,可以有效降低焊接残余应力。（3）研究热处理工艺对12Cr1MoV钢环焊接头的微观组织以及力学性能的影响。采用标准试样和微平板试样,研究分析了焊接接头各部位在不同热处理状态下,室温、高温拉伸性能的变化规律。观察拉伸断口形貌及焊接接头金相试样,观察焊接接头在不同状态下的微观组织分布及变化。结果表明:微平板试样可以准确测量材料的屈服强度和极限抗拉强度,但是对弹性模量的测量值与标准试样差别较大。在常温下,12Cr1MoV焊缝材料的拉伸性能优于母材,但随着温度的升高,回火处理对焊缝的拉伸性能影响较大,使得焊缝材料的拉伸性能低于母材。微平板试样的断裂形式更接近于标准圆棒试样,两者都为韧性断裂,而标准平板试样为脆性断裂。通过标准圆棒试样的拉伸结果可以发现,经过不同热处理的焊接接头的薄弱位置均位于12Cr1MoV母材处。

关键词： 12Cr1MoV钢热处理温度场焊接残余应力弹塑性模型

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空化文丘里管稳流特性研究

流体机械 2020年第3期48卷 17-22,45页

作者：吕福炜宗丹丹孙静胡效东山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

基于Realizable k-ε湍流模型和Zwart空化模型,采用计算流体动力学方法(CFD),结合相关文献的研究成果,对某文丘里管的流动进行了模拟计算,研究稳流工作的文丘里管的空化流体动力学特性和稳流特性规律。流量的模拟数值与已有的试验数值... 详细信息

基于Realizable k-ε湍流模型和Zwart空化模型,采用计算流体动力学方法(CFD),结合相关文献的研究成果,对某文丘里管的流动进行了模拟计算,研究稳流工作的文丘里管的空化流体动力学特性和稳流特性规律。流量的模拟数值与已有的试验数值吻合较好,误差在5.8%以内,证明数值模拟方法可以用来研究文丘里管的流动特性。通过改变文丘里管的渐缩段入口结构跟渐扩段角度,对其稳流特性进行研究,并得到以下结论:空化现象的出现是文丘里管稳流作用的必要条件。增大文丘里管的渐扩段角度,边界层分离现象更为严重,在尾流区会产生更多的旋涡,加剧了流体的湍流程度,造成了更多能量的不可逆耗散。在一定程度上,湍流程度与文丘里管的稳流性能成正比。湍流愈剧烈,稳流性能愈好。同时圆弧式收缩段结构的文丘里管稳流响应迅速;抛物线、直线式收缩段结构的文丘里管稳流响应较慢。

关键词：文丘里管空化稳流数值模拟

基于分片DAG区块链的拜占庭容错共识改进算法

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北京邮电大学学报 2024年

作者：李晓辉刘晓炜吕思婷西安电子科技大学广州研究院西安电子科技大学通信工程学院

物联网场景下，传统区块链存在扩展性不足、开销大、出块效率低等问题，引入有向无环图（DAG）的结构能够有效地提高区块链系统的并发程度，但也带来了网络负载严重和一致性等问题。针对以上问题，设计了一种结合网络分片方案的DAG区块... 详细信息

物联网场景下，传统区块链存在扩展性不足、开销大、出块效率低等问题，引入有向无环图（DAG）的结构能够有效地提高区块链系统的并发程度，但也带来了网络负载严重和一致性等问题。针对以上问题，设计了一种结合网络分片方案的DAG区块链模型，基于此，提出了一种改进的拜占庭容错共识算法。所提算法通过社区机制发现将网络中的节点划分为多个小组，每个小组中由信任积分机制筛选出候选节点，然后使用可验证随机函数筛选出主节点，并根据聚合签名方案改进共识流程。仿真实验结果表明，所提算法能够缩短交易延迟，并有效地提高系统的吞吐量。

关键词：区块链有向无环图网络分片拜占庭容错共识

基于车流波动理论的匝道达到控制与仿真效果评价

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森林工程 2024年第1期40卷 191-200页

作者：康诚潘新福严欣范欣炜中汽研汽车试验场股份有限公司江苏盐城224100

以匝道达到控制为主体的合流区主动交通管控是高速公路与城市快速路在提升交织区通行能力与交通安全采用的重要方法。采用历史真实交通数据,结合优化的速度波动理论模型,构建车辆在拥挤流交织过程中的运行状态模型,量化分析混合控制决... 详细信息

以匝道达到控制为主体的合流区主动交通管控是高速公路与城市快速路在提升交织区通行能力与交通安全采用的重要方法。采用历史真实交通数据,结合优化的速度波动理论模型,构建车辆在拥挤流交织过程中的运行状态模型,量化分析混合控制决策下最优化的管控方案,并通过优化的仿真平台,获取车辆轨迹、分布及冲突状况等信息,验证结论的实际效果。以秦洪立交为例进行模型试验论证,对比匝道单一控制与匝道主线混合控制的优化效果。结果表明,相对于无管控状态,单一匝道控制下冲突减少52.5%,但车辆延误增长20.5%;混合控制下冲突减少68.1%,且车辆延误降低12.0%。由此可知控制模型对匝道交通安全与效率有明显优化效果。其中,采用匝道主线混合控制时效果最佳,有效提升匝道通行效率和交通安全效益。

关键词：车流波动理论交通组织入口匝道控制交通仿真交通安全评价

长江经济带生态系统服务权衡与协同及其驱动因素

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环境科学 2024年第6期45卷 3318-3328页

作者：何刘洁郑博福万炜谢泽阳宋旭朱锦奇刘忠南昌大学资源与环境学院江西生态文明研究院南昌330031 中国农业大学土地科学与技术学院北京100193

生态系统服务及其变化是多种因素驱动的复杂过程,了解生态系统服务之间的权衡与协同作用及其驱动因素,对于实现生态系统服务有效管理和人类福祉至关重要.以长江经济带为研究区域,分析了2000~2020年产水、土壤保持、碳固定和粮食供给这4... 详细信息

生态系统服务及其变化是多种因素驱动的复杂过程,了解生态系统服务之间的权衡与协同作用及其驱动因素,对于实现生态系统服务有效管理和人类福祉至关重要.以长江经济带为研究区域,分析了2000~2020年产水、土壤保持、碳固定和粮食供给这4项生态系统服务的时空变化特征,运用相关性分析和地理加权回归识别和量化了生态系统服务间的权衡与协同关系,在此基础上应用偏最小二乘结构方程模型探究自然与人类活动对生态系统服务的影响,再通过地理探测器分析生态系统服务关系变化的驱动机制.结果表明:①近20年来,碳固定服务年均值由946.14 t·km^(-2)增至1202.73 t·km^(-2),粮食供给均值则由32.73万元·km^(-2)增至127.22万元·km^(-2);产水和土壤保持服务增加幅度较小.②整体上,碳固定与土壤保持、粮食供给与产水为协同关系,其他生态系统服务之间为权衡关系;生态系统服务间的关系在不同地区存在一定的差异.③地形和气候是生态系统服务及多对生态系统服务权衡与协同关系的重要驱动因素,其中结构方程模型结果表明,气候对产水为正向影响(S=0.73),地形对粮食供给为负向影响(S=-0.57);地理探测器结果揭示,影响碳固定与产水在空间上关系的主要驱动因子为海拔(q=0.38)和降水(q=0.19).研究结果可为长江经济带生态系统服务可持续管理和实现该区域生态环境保护与社会经济的协同发展提供科学参考.

关键词：生态系统服务(ESs) 权衡与协同驱动机制空间异质性长江经济带

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提升杂环芳纶复合性能的研究进展

航空材料学报 2024年第2期44卷 117-124页

作者：罗龙波吕钧炜翟文张殿波刘向阳四川大学高分子科学与工程学院成都610065 高分子材料工程国家重点实验室成都610065 中国兵器工业集团第53所济南250031

杂环芳纶是指主链中含有芳杂环(通常为苯并咪唑)的一类对位芳纶,其具有轻质、高强高模、高耐热、耐溶剂等优异性能。相比典型的芳纶Ⅱ纤维,杂环芳纶具有更加优异的力学性能,目前在我国的航空航天和防弹防护等领域得到了实际的应用。然而... 详细信息

杂环芳纶是指主链中含有芳杂环(通常为苯并咪唑)的一类对位芳纶,其具有轻质、高强高模、高耐热、耐溶剂等优异性能。相比典型的芳纶Ⅱ纤维,杂环芳纶具有更加优异的力学性能,目前在我国的航空航天和防弹防护等领域得到了实际的应用。然而,与其他有机纤维类似,杂环芳纶由于表面惰性,其与树脂的复合性能相对较低,限制了其在先进复合材料领域的应用。本文从杂环芳纶表面改性和结构设计两方面出发,总结近年来提高杂环芳纶复合性能的设计思路、技术手段和研究成果,展望其在先进复合材料应用领域的发展趋势,为有机纤维的界面设计及改善界面粘接性提供帮助和参考。

关键词：杂环芳纶树脂基复合材料直接氟化层间剪切强度

长江流域干旱评估指标、时空特征及成因：进展与挑战

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水资源保护 2024年

作者：郑博福肖德利万炜万子健吴之见朱锦奇南昌大学工程建设学院南昌大学资源与环境学院流域碳中和教育部工程研究中心鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌大学江西生态文明研究院

在全球变化背景下，精准刻画区域干旱的时空格局、演变过程及其形成原因具有重要意义。长江流域作为中国生态环境敏感区及社会经济活跃区，该区域干旱风险在不断上升。在梳理长江流域干旱相关文献基础上，从气象干旱、水文干旱、农业干... 详细信息

在全球变化背景下，精准刻画区域干旱的时空格局、演变过程及其形成原因具有重要意义。长江流域作为中国生态环境敏感区及社会经济活跃区，该区域干旱风险在不断上升。在梳理长江流域干旱相关文献基础上，从气象干旱、水文干旱、农业干旱三个角度评述当前长江流域干旱评估指标的研究进展，进而阐述长江流域干旱时空特征，并总结影响长江流域干旱形成的因素。最后，提出当前长江流域干旱研究面临的挑战及未来研究方向。研究结果可为长江流域干旱研究提供理论基础，并为该区域防旱减灾提供科学参考。

关键词：干旱评估指标时空特征进展长江流域

多排阀口水液压安全阀动态开启与气蚀特性研究

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机床与液压 2024年

作者：陈跃强吕善超李聚领姬会福河南农业大学烟草学院郑州恒达智控科技股份有限公司

煤矿高压大流量水液压安全阀阀芯采用多排阀口设计，具有体积小、结构紧凑等优点，利用数值模拟方法，对四排阀口安全阀在三种不同开启次序下的动态响应与气蚀特性进行研究。通过瞬态仿真分析三种开启次序下阀芯位移和速度变化，以及阀... 详细信息

煤矿高压大流量水液压安全阀阀芯采用多排阀口设计，具有体积小、结构紧凑等优点，利用数值模拟方法，对四排阀口安全阀在三种不同开启次序下的动态响应与气蚀特性进行研究。通过瞬态仿真分析三种开启次序下阀芯位移和速度变化，以及阀腔内气蚀分布特性。结果表明：阀芯采用3步和4步次序开启时，首排阀口完全开启用时短，响应速度更快；不同开启次序下，阀腔内气蚀产生位置一致，均发生在阀芯左端入口台阶和各阀口靠近阀芯入口侧位置；在阀腔中心截面，2步次序降气蚀效果最优，4步次之；采用4步次序能够有效降低各排阀口内壁面气蚀强度。阀芯的四排阀口单排依次开启方案，有利于安全阀面对高压时快速响应，并能降低阀口壁面气蚀伤害。

关键词：水液压气蚀安全阀动态开启

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中国农田磷流失风险评价及其关键驱动因素

农业工程学报 2024年第2期40卷 332-343页

作者：郑博福刘海燕吴汉卿吴之见刘忠朱锦奇万炜南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031 南昌大学江西生态文明研究院南昌330031 中国科学院亚热带农业生态研究所长沙410125 中国农业大学土地科学与技术学院北京100193

农田面源磷流失是农业面源污染的重要原因之一,识别流域内农田磷流失风险的关键源区及其影响因子是面源污染控制的重要手段。基于磷指数模型开展2000—2020年中国农田磷流失风险评估,选取土壤有效磷含量、磷肥施用量为源因子,土壤侵蚀... 详细信息

农田面源磷流失是农业面源污染的重要原因之一,识别流域内农田磷流失风险的关键源区及其影响因子是面源污染控制的重要手段。基于磷指数模型开展2000—2020年中国农田磷流失风险评估,选取土壤有效磷含量、磷肥施用量为源因子,土壤侵蚀模数、年径流深、农田和水体间归一化距离指数为迁移因子,结合GIS技术评估了中国农田磷流失的关键源区;在此基础上,利用随机森林法分析影响中国农田磷流失的关键因子,并通过结构方程模型揭示了农田磷流失风险指数与各因子的关系。结果表明:1)2000—2020年中国农田的磷流失的低、中、高、极高风险面积分别占农田总面积的43.8%、40.5%、13.4%、2.4%。2)中国农田磷流失在2000、2005、2010、2015、2020年高风险和极高风险总面积的年平均占比从大到小依次为:淮河流域、长江流域、珠江流域、东南诸河流域、松辽河流域、西南诸河流域、黄河流域、内陆河流域、海河流域。3)影响农田磷流失风险的关键源因子和迁移因子分别为土壤有效磷含量和归一化距离指数,其重要性特征值分别为129.53和65.12,土壤有效磷含量是农田磷流失最主要影响因子。4)磷流失风险指数与源因子指数、迁移因子指数呈极显著正相关,选取的14个指标对磷指数的解释度达0.62,其中源因子和迁移因子对磷指数的贡献率分别为0.77、0.19(P <0.001)。研究结果可为中国农田磷流失风险评估提供科学参考,对中国农业面源污染的宏观防控及战略决策具有重要意义。

关键词：农田面源污染磷指数模型磷流失风险评价关键因子随机森林结构方程模型