复材-金属混合结构的螺栓连接柔度分析是混合结构内力分布求解和连接强度设计的基础。首先梳理了常用的机械连接柔度预测公式;然后利用这些公式对3种单钉单剪连接构型的柔度进行预测,并与试验结果进行对比。结果显示,Huth公式和Grumman公式的预测精度比Boeing公式和Liu-Mao公式高,更适合复材-金属混合连接柔度快速预测。预测结果同时也表明,上述两个公式对金属板厚度小于3 mm的复材-金属板混合连接的预测误差均不超过20%。为了进一步减小混合连接的预测误差,建立了精细有限元模型,模型考虑了金属材料的塑性,选取合理的螺栓预紧力和摩擦系数,获得了与试验结果非常接近的载荷-变形曲线,使该类薄、厚材料混合连接的柔度预测误差减小至0.61%。

针对纵横向性能差异较大的纤维增强复合材料构件采用机械连接时,材料的弱方向也可能承受较大拉力作用的现实,设计了6组对比试验,研究了单螺栓连接时接头边距/孔径比的变化对其破坏模式与破坏荷载的影响规律并结合有限元对破坏机理进行了分析。结果表明：材料弱方向受拉的复合材料机械连接接头极容易发生孔边拉断破坏;增大边距/孔径比并不能控制接头不发生孔边拉断破坏,并且接头破坏荷载随边距/孔径比的增大逐渐趋于稳定。复合材料的弹脆性力学特点、孔边应力集中以及孔边应力分布随边距/孔径比的增大趋于稳定是以上试验现象发生的本质原因。

黑水控制阀是水煤浆气化工艺关键阀门之一,其运行的可靠性直接影响了煤气化装置的运行效率。由于工作介质具有很强的腐蚀性,工况恶劣,且伴有闪蒸现象和振动发生,导致黑水控制阀碳化钨阀芯会发生难以预测的失效损坏。全面介绍了煤化工黑水处理工艺以及黑水控制阀的结构特点,总结分析了黑水控制阀碳化钨阀芯的常见失效形式及其主要影响因素,并着重从材料及结构设计角度,深入探讨了碳化钨阀芯的设计要点,对工程技术人员正确选择黑水控制阀,提高碳化钨阀芯使用寿命,保证工艺的稳定运行,具有很大的借鉴意义。