高静水压力下近固强空化致金属材料损伤的宏观/微观特征及其机理研究
批准号:
12074051
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
李发琪
依托单位:
学科分类:
超声物理与技术
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李发琪
中文摘要
近固空化对液体环境中服役金属材料的破坏极大,而深海探测、舰船等面临高静水压条件,本项目拟在前期工作基础上,采用理论模拟、反演分析,并结合金属材料损伤的微观特征分析,深入理解高静水压力下近固空泡溃灭原因和机理;研究近固强空化致金属材料损伤的宏观/微观形貌和特征、损伤脱落物的组织结构和化学成分、材料性能对损伤特征的影响,阐释高静水压力下近固强空化致金属材料损伤的机理,可望突破现有材料性能测试方法难以反映近固强空化致金属材料损伤的宏观/微观形貌特征的局限;探索空化强度与近固强空化致金属材料损伤效应间的关系,可望建立一种评价高静水压力下金属材料抗空蚀性能的方法。研究结果对认识高静水压力下近固空泡溃灭过程中气泡动力学行为及其与金属材料相互作用机理,研究在深海下服役金属材料的抗空蚀性能具有重要学术和国家战略需求意义。
英文摘要
Near-solid cavitation is extremely damaging to metal materials in service in the liquid environment, while deep-sea exploration and ships face high hydrostatic conditions. Based on the preliminary work, this project intends to use theoretical simulation and inversion analysis, combined with the analysis of microscopic characteristics of metal material damage, to deeply understand the causes and mechanisms of collapse of near-solid cavitation under high hydrostatic pressure. Study the macro / micro morphology and characteristics of metal material damage caused by near-solid strong cavitation, the structure and chemical composition of damage exfoliates, and the effects of material properties on the damage characteristics. Explain the mechanism of metal material damage caused by near-solid cavitation under high hydrostatic pressure.It is expected to break through the limitations of existed material performance testing methods that cannot evaluate the macro / micro morphological characteristics of metal damage caused by near-solid cavitation. By exploring the relationship between the cavitation strength and the damage effect of metal materials caused by near-solid cavitation, it is expected to establish a model to evaluate the anti-cavitation performance of metal materials under high hydrostatic pressure.The study of bubble dynamics during the collapse of near-solid cavitation under high hydrostatic pressure and the mechanism of its interaction with metal materials are of great academic value and national strategic significance for the study of the anti-cavitation performance of metal materials in service under the deep sea.
本项目聚焦于高静水压强下近固壁强空化对金属材料的损伤机理及宏观/微观特征,旨在揭示空化过程对材料的影响机制,并为提高材料的抗空蚀性能提供理论依据。为此,本项目基于高静水压强下的空化实验和数值模拟,开展了金属材料在不同静水压强条件下的损伤机理研究。取得了如下重要进展:1)研究了球形聚焦超声换能器焦点处空化气泡动力学行为研究,分析静水压强对空化气泡动力学行为的影响作用;2)开展了不同静水压强和驱动功率下钨丝断裂形貌特征及表面损伤的研究,分析不同声空化参数下的钨丝断裂损伤机制;3)研究了不同静水压强下近固强空化致不同金属材料损伤微观形貌的研究,分析了空化强度对材料损伤机制及其抗空蚀能力的影响;4)研究了空化泡云的声致发光分布与材料空蚀形貌之间的关系,并提出了一种基于声致发光强度分布评估材料抗空蚀性能的方法;5)构建了高静水压强下的微射流冲击有限元模型,通过理论分析和数值模拟,探讨了静水压强对空化阈值、气泡初始半径以及微射流速度的影响,同时研究了微射流作用下材料空蚀的动态特性;6)开展了高静水压下强声空化冲击作用强化金属材料的实验研究,并且研究了声空化参数对于金属材料性能的影响及作用。7)开展了基于高静水压强声空化的高分子聚合物(聚乙烯、聚四氟乙烯微塑料,水溶性聚乙烯醇、硅橡胶等)的普适性声学清洁降解与机制研究,探索聚合物声降解反应动力学定向优化方法。项目执行期间,新增国家级项目4项,省部级项目4 项,重庆市博士后特别资助项目2项,校级项目1项;在国内外刊物上公开发表学术论文9篇,其中SCI 4篇;申请发明专利6项,培养硕士、博士研究生共计8人。研究结果有助于阐明高静水压强下空化对金属材料损伤的机制,特别是空化微射流和冲击波等复杂次级物理效应作用原理,为相关领域的材料设计和改性提供科学依据。同时,推动深海工程、航空航天及远洋科考的技术发展并为相关领域材料制备及设计提供了研究基础,该研究对促进相关技术的应用和产业化,保持我国在深海科技研究领域的国际竞争力具有重要意义。
聚焦超声治疗中焦域组织机械响应和声吸收能量反演研究
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批准号:CSTB2022NSCQ-LZX0028
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2022
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负责人:李发琪
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依托单位:
低强度聚焦超声无创刺激神经/胰岛细胞与2型糖尿病血糖水平调控研究
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批准号:--
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项目类别:原创探索计划项目
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资助金额:100万元
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批准年份:2021
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负责人:李发琪
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依托单位:
基于非线性声传播与生物传热耦合模型研究HIFU治疗的热剂量
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批准号:11574039
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2015
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负责人:李发琪
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依托单位:
高强度聚焦超声所致空化/沸腾气泡动力学行为实时可视与声信号解析
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批准号:11274404
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项目类别:面上项目
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资助金额:92.0万元
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批准年份:2012
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负责人:李发琪
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依托单位:
MRI/US引导聚焦超声热凝固进展中温升、空化行为、回声和靶组织声参数间的相关性研究
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批准号:30970827
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2009
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负责人:李发琪
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依托单位:
高强度聚焦超声体外适性治疗肿瘤的生物学焦域温场研究
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批准号:30070217
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项目类别:面上项目
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资助金额:16.0万元
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批准年份:2000
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负责人:李发琪
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依托单位:
国内基金
海外基金