变温环境下结构高频瞬态能量响应预示

目的解决变温环境下结构的高频瞬态能量响应预示问题。方法基于统计能量分析方法,通过考虑时变参数对结构能量的影响和热效应引起的材料力学性能变化和热应力对统计能量分析参数的影响,提出了一种变温环境下结构高频瞬态能量响应预示方法。以双振子模型为例,通过与Newmark-beta法的对比验证数值方法的准确性。结果该能够较好地捕捉结构高频能量响应的周期性变化规律,其峰值时间和峰值能量与精确数值解基本吻合。以L型折板系统为例,研究了20～300℃变温环境下结构的瞬态能量响应变化规律,子系统1和子系统2之间的能量交换远小于两子系统中因阻尼引起的能量消耗,子系统2瞬态能量响应的峰值时间为4.3ms、峰值能量为0.09J。结论该方法具有较高的计算精度和计算效率,能够较好地适用于结构高频瞬态能量响应预示。     

二氧化碳介质气动加热环境下碳化热解类防热材料烧蚀机理分析

目的研究轻质热解类防热材料在高焓CO_2气动加热环境下的炭化层烧蚀机理。方法建立考虑化学反应动力学过程影响的材料热化学烧蚀特性计算方法,研究碳化热解类防热材料在二氧化碳介质气动加热环境下的炭化层烧蚀机理,分析与空气介质环境下的材料烧蚀特性差异,计算得出二氧化碳气体离解、热解引射气体质量流率和组分等因素变化对防热材料烧蚀特性的影响规律。结果 3000K温度下,当压力为1.0×10~5 Pa时,二氧化碳组分和地球大气的无因次烧蚀因子分别为0.26和0.17。结论压力或温度升高、二氧化碳离解程度升高、来流扩散质量流率或热解气体流率减小,均会使材料无因次质量烧蚀率更大,同时烧蚀热效应也发生相应改变。     

7075铝合金板自然环境太阳辐射热效应及影响因素分析

目的 研究典型金属材料在自然太阳辐射环境下的热效应,并分析试验件属性及环境参数等不同因素对材料热效应的影响规律。方法 通过设计自然环境下太阳辐射热效应试验方案,分析涂层颜色、粗糙度等对7075铝合金材料太阳辐射热效应的影响,建立一种太阳辐射环境下稳态温度的计算算法。结果 获取了在9月前后20 d内的外场辐照度及10组试验件的温度测量数据,得到了涂层颜色、粗糙度等对材料热效应的影响规律。此外,建立的简化算法和试验数据误差在5%以内,具有精度高、形式简单等优势,可以应用于给定辐照强度下典型材料热效应的预测。结论 针对特定试验件,辐照度和风速是影响其热效应的主要因素。当辐照强度在较高的范围内变化时,试验件温升基本和辐照度成正比。随着自然环境风速的增加,试验件温度的下降幅度减小。     

基于风险的石化装置失效频率评估技术应用研究

针对我国石化行业众多进入损耗失效期的在役装置,探讨事故发生的风险机理和基于风险的装置失效频率评估技术。由于单纯的失效评估忽略了装置特殊工艺环境、日常检测等技术条件对特定工况下装置单元风险的影响,现用失效频率和失效修正因子进行改进。利用基于多因素的耦合计算模型,对不同工况装置工艺单元失效风险进行综合量化修正,得到系统风险评估技术。应用该技术对某罐区进行了实际评估。     

燃烧室复杂结构的热振特性研究

目的提高复杂飞行器结构在服役过程中的安全性和稳定性问题。方法以复杂结构燃烧室为例,从数值模拟和试验两方面入手,研究不同工况下结构的动力学参数随温度变化的规律。结果随着温度的升高,模态频率呈下降趋势,模态阻尼呈升高、下降再升高的趋势,加热对结构的模态振型无影响。结论对于自由-自由状态的燃烧室结构,在加热的过程中,影响模态频率下降的主要因素是弹性模量的变化,热应力和几何非线性的变化可以不考虑。同时通过开展燃烧室结构的自由-自由状态热模态试验验证了数值模拟方法的正确性。     

增湿耦合湍流促进PM_(2.5)团聚技术

基于增湿耦合湍流团聚装置,分别采用LS23320激光粒度分析仪和ELPI测定各团聚工况条件下飞灰颗粒的几何粒径和空气动力学粒径分布。结果表明:喷雾增湿及湍流耦合增湿条件下,飞灰几何粒径分布变化明显,但仅湍流团聚时,几何粒径分布变化不大;在空气动力学粒径≤10μm时,不同团聚工况下各级粒径段颗粒均有所减少,且湍流耦合增湿条件下减少幅度最大。采用离散相模型(DPM)模拟颗粒运动轨迹,经扰流单元扰流,不同粒径颗粒运动轨迹交叉在一起,可为颗粒团聚创造条件;采用颗粒群平衡模型(PBM)计算不同工况条件下颗粒团聚,计算规律与ELPI实测数据一致。     

航空铝合金材料大气腐蚀环境因子灰色关联分析

结合航空铝合金材料LY12CZ在全国7个大气腐蚀试验网站暴晒腐蚀数据,利用灰色关联分析方法计算出铝合金大气腐蚀速率和腐蚀环境因子在不同暴晒时间的关联度,分析大气腐蚀环境因子对铝合金材料大气腐蚀的影响规律。LY12CZ自然暴晒1,3,6,10 a的气象环境因子灰色关联度分析结果表明,各暴露年限气象环境因子关联度排序相对位置均未发生变化;对于腐蚀环境因子而言,各暴露年限的腐蚀环境因子发生了变化。     

中国生态环境质量与人类活动耦合机制及其影响因子

在可持续发展大背景下,深入探究中国生态环境质量与人类活动耦合机制并明确其影响因子,可为未来中国实现可持续发展目标提供一定的科学参考.运用趋势分析、耦合协调度、LMDI模型和最优参数地理探测器模型对中国生态环境质量与人类活动耦合机制进行探究和评价.结果发现:①在研究期间,中国耦合协调度、人类活动和生态环境质量均为增长趋势.人类活动和耦合协调度在空间上以胡焕庸线为界,呈现“东高西低”的分异规律.生态环境质量则表现出“南高北低”分异规律.②中国耦合协调类型转化的整体趋势为由低级向更高级的耦合协调类型转移.③基于最优参数地理探测器和LMDI模型分别发现,胡焕庸线以东绝大部分省区的耦合协调度其主导因子分别为社会经济因子和综合协调指数,该线以西绝大部分省区的耦合协调度主导因子分别为自然环境因子和耦合度.④评价人类活动变化对生态环境质量的影响,发现胡焕庸线以东主要为有利开发和有效保护类型,胡焕庸线以西主要为破坏开发和无效保护类型.胡焕庸线东西两侧地区应分别根据当地影响耦合协调度的先决条件以及人类活动和生态环境质量的相对关系,因地制宜选择优先发展地区,积极调整发展策略,走向生态环境质量与人类活动高级协调发展的可持续发展道路.     

水热反应时间对氧化锌半导体材料吸波性能的影响

目的研究水热反应时间对氧化锌吸波性能的影响,以获得高性能吸波材料。方法通过控制水热反应时间,制备不同形貌的氧化锌半导体材料,并采用XRD、SEM、TEM等表征手段,分析水热反应时间对氧化锌半导体材料形貌及结构的影响。利用矢量网络分析仪测定该材料在2~18 GHz频率范围内的相对复介电常数和复磁导率,采用MATLAB模拟分析不同厚度下水热反应时间对氧化锌半导体材料吸波机制及吸波性能的影响。结果当水热反应时间为12 h时,氧化锌在高频率处可达到较好的吸波效果,最大回波损耗可达?52.86 dB。结论通过控制水热反应时间,可实现对氧化锌的形貌进行调控,进而得到吸波性能优异的氧化锌吸波材料。     

基于模糊综合与可变模糊集耦合的地下水质量评价

模糊综合评价法和可变模糊集方法是常用的地下水质量评价方法,但可变模糊集评价法的隶属度计算复杂、可变参数多,而模糊综合评价法容易造成隶属度信息丢失.本文在充分吸取两者优点的基础上,构建了一种新的耦合地下水质量评价模型,优化了评价因子选择、权重确定、模糊算子选择等关键环节,并对青岛市大沽河水源地的地下水质量进行了评价和分析对比.结果表明,水源地中北部(W7~W11)地区,硝酸盐氮含量严重超标,耦合模型得到的水质等级均为4或5类水,评价结果符合该区域实际水质状况,说明新建的耦合模型是可靠的.另外,从监测井W2、W3、W4、W7、W10、W11、W12获得的最大隶属度小于0.5,说明模糊综合评价法不适用于这些点的水质评价,而耦合模型综合考虑了其它隶属度值对评价结果的贡献,其结果更加科学、合理.     

运动环境下FEM-SPH耦合方法钢弹-钢板冲击响应研究

目的研究钢弹冲击钢板的动力学响应。方法采用ABAQUS/Explicit显式有限元分析软件,基于SPH-FEM耦合方法和常规FEM方法对钢弹冲击钢板进行数值模拟,对比两种方法得到的结果。结果用这两种方法模拟得到的钢板Mises应力分布、钢弹速度随时间变化规律及剩余速度基本一致。结论 SPH-FEM耦合方法用于模拟钢板冲击失效过程是可行的。     

明渠中有机质微粒沉降过程的随机游走模拟

基于明渠流动的主要特点,考虑紊动强度的垂向非均匀性,及颗粒运动的游荡效应（loitering effect）影响,对微粒运动基本方程进行改进,建立了明渠非均匀紊流中考虑游荡效应的随机游走模型,对明渠中微粒的沉降损失进行了模拟分析.模拟结果显示,不考虑游荡效应影响时,明渠中微粒的沉降损失率可用微粒沉速与水深之比计算;而在游荡效应影响下,微粒沉降损失率会发生约18%~27%的下降,下降百分比与均匀紊流中微粒沉速在游荡效应影响下的折减百分比渐近值（19~25%）基本一致.本文结论基于不考虑微粒重悬浮、游荡效应为紊流对微粒沉降的主导影响机理等前提,主要适用于对明渠中细小有机质微粒沉降至床底过程更准确的计算分析.     

明渠中有机质微粒沉降过程的随机游走模拟

基于明渠流动的主要特点,考虑紊动强度的垂向非均匀性,及颗粒运动的游荡效应（loitering effect）影响,对微粒运动基本方程进行改进,建立了明渠非均匀紊流中考虑游荡效应的随机游走模型,对明渠中微粒的沉降损失进行了模拟分析.模拟结果显示,不考虑游荡效应影响时,明渠中微粒的沉降损失率可用微粒沉速与水深之比计算;而在游荡效应影响下,微粒沉降损失率会发生约18%~27%的下降,下降百分比与均匀紊流中微粒沉速在游荡效应影响下的折减百分比渐近值（19~25%）基本一致.本文结论基于不考虑微粒重悬浮、游荡效应为紊流对微粒沉降的主导影响机理等前提,主要适用于对明渠中细小有机质微粒沉降至床底过程更准确的计算分析.     

舰船摇摆对导弹发射出筒姿态的影响

目的确保发射安全性和为外弹道稳健性设计提供准确的初始出筒姿态参数。方法用发射动力学建模与仿真技术来研究舰船摇摆对导弹发射出筒姿态的影响。基于同心筒发射系统的拓扑结构,建立其刚柔耦合多体动力学虚拟样机模型。采用Craig-Bampton模态综合方法构建发射筒和导弹的柔性体模型,采用非线性弹簧阻尼模拟导弹与发射筒之间的接触碰撞,基于发动机试车试验数据,采用AKIMA插值方法构建发动机推力模型,根据舰船运动参数,采用正弦函数模拟舰船的横摇、纵摇和垂荡运动。结果基于建好的模型研究了多种舰船摇摆工况对同心筒发射导弹出筒姿态的影响,获得了相关难于测量的关键设计参数数值。结论合理的滑块间距和海浪等级可确保同心筒发射系统的发射安全。研究结果对同心筒发射系统设计具有重要的工程价值。     

降雨入渗下残坡积土边坡的稳定性模拟研究

针对杭兰高速公路受降雨影响显著的非饱和残坡积土边坡,考虑降雨入渗的影响,通过对非饱和土水力特征参数的试验研究,用精度较高的Van Genuchten公式拟合土-水特征曲线,得出了非饱和渗透函数的特征参数;在此基础上,将饱和-非饱和非稳定渗流分析与有限元强度折减法相结合,进行了降雨入渗渗流场与应力场的耦合分析,模拟雨水入渗引起的暂态渗流场,并将计算所得到的暂态孔隙水压力用于考虑基质吸力影响的边坡稳定系数的计算;最后根据研究区的降雨气象资料,探讨了降雨强度、降雨持时对残坡积土边坡渗流场分布、发展和稳定性的影响。该研究可为滑坡地质灾害的预防提供依据。     

基于临界面的多轴振动疲劳寿命预测

目的提出一种新的基于临界面正应力的高周多轴疲劳寿命预测方法。方法通过对主应力进行投影,得到各时刻下临界平面内的应力大小,利用雨流法计算不同临界面下的疲劳损伤,并通过权函数,得到主应力的角度期望值,进而预测结构的疲劳寿命。结果通过试验件进行仿真模拟,对底端作用两个方向PSD频率范围为8～200 Hz,大小为0.006、0.003、0.008 g~2/Hz的强制加速度激励得到多轴应力响应,以此计算4种工况下的随机加速度振动疲劳试验预测寿命,对比试验寿命误差基本处于2倍界以内。结论新的基于临界面正应力的疲劳寿命预测方法能有效预测多轴振动疲劳寿命。     

基于农户层次的陕北黄土丘陵区农业生态经济系统耦合关系研究

农业生态经济系统耦合是一个复杂的过程,是潜变量与潜变量、潜变量与可测变量及可测变量之间相互作用的结果,结构方程模型的建立很好地描述了这一复杂关系。通过对吴起县、安塞县和宝塔区共建的中尺度生态农业建设试验示范区、米脂县等3个典型区域所代表的黄土丘陵区及其各个区域农业生态经济系统结构方程模型的建立与运算,结果表明:在"退耕还林还草工程"等外力作用下,农业生态经济系统运行模式基本揭示了农业产业与农业资源相互耦合这一本质规律,但现状耦合模式并未充分利用农业资源,系统耦合效果较低。农业产业与农业资源对系统耦合的影响系数分别为0.54和0.16,农业产业和农业资源之间的相关系数只有0.28,即农业资源没有很好地支撑产业的发展,导致农业生态经济系统耦合效果不明显,存在着局部相悖的态势,潜伏了林草资源与其相关产业链网缺失现象。为此,需要强化农业产业与农业资源的互动过程,特别要发展林草及其相关产业,促进林草资源的有效利用,促使系统耦合效果的不断提高,增加经济效益。     

增大库水位日降幅联合降雨条件下张家祠堂滑坡稳定性分析

库水位下降对滑坡的稳定性变化有重要影响。以张家祠堂滑坡为例,利用Geo-studio软件的Seep/W模块和Slope/W模块分别对滑坡渗流场和稳定性进行数值模拟计算,分析降雨和不同库水位下降速率对该滑坡稳定性的影响规律,并结合滑坡变形的调查情况和数值模拟计算结果对该滑坡进行稳定性预测与评价。结果表明:张家祠堂滑坡为降雨型滑坡,相对于降雨,增大库水位日降幅对滑坡稳定性影响非常有限;预测在非汛期增大库水位日降幅条件下,滑坡整体基本稳定;滑坡在中前部虽有变形,但滑坡整体并未形成连续贯通的软弱面,因此该滑坡目前为基本稳定;滑坡在最危险工况(库水位日降幅1.2m/d+降雨)下的稳定性系数为1.154,滑坡处于基本稳定状态。     

电子部件失效模式试验与仿真研究

目的研究焊点在热应力下的等效应力和等效蠕性应变。方法通过测定某子弹电子部件的工作极限温度、破坏极限温度,利用阶梯变化的温度来验证电子部件的极限适应温度,找出电子部件的主要失效模式。通过有限元仿真来模拟热载荷作用下焊点的应力应变行为。结果应用Garofalo模型仿真得出的蠕变效应与实际试验结果基本相近。结论通过仿真方法与试验结果相对比,证明使用Garofalo模型来研究电子部件焊点的蠕变效应是可行的。     

Study on preparation and microwave absorption property of the core-nanoshell composite materials doped with La

Microwave absorbing material plays a great role in electromagnetic pollution controlling, electromagnetic interference shielding and stealth technology, etc. The core-nanoshell composite materials doped with La were prepared by a solid-state reaction method, which is applied to the electromagnetic wave absorption. The core is magnetic fly-ash hollow cenosphere, and the shell is the nanosized ferrite doped with La. The thermal decomposition process of the sample was investigated by thermogravimetry and differential thermal analysis. The morphology and components of the composite materials were investigated by the X-ray diffraction analysis, the microstructure was observed by scanning electron microscope and transmission electron microscope. The results of vibrating sample magnetometer analysis indicated that the exchange-coupling interaction happens between ferrite of magnetic fly-ash hollow cenosphere and nanosized ferrite coating, which caused outstanding magnetic properties. The microwave absorbing property of the sample was measured by reflectivity far field radar cross section of radar microwave absorbing material with vector network analyzer. The results indicated that the exchange-coupling interaction enhanced magnetic loss of composite materials. Therefore, in the frequency of 5 GHz, the reflection coefficient can achieve -24 dB. It is better than single material and is consistent with requirements of the microwave absorbing material at the low-frequency absorption.