纤维增强复合材料低速冲击损伤模型的建立及验证

目的分析纤维增强复合材料在低速冲击下的损伤机理,更好地对材料的冲击损伤进行预测。方法建立包含界面相的细观力学模型,在此基础上结合冲击对复合材料的影响,建立单层板的宏观冲击模型。最后通过试验和有限元模拟对模型进行验证。结果有限元模拟得到的结果与实验得到的结果吻合得很好。结论从细观力学层面出发建立的冲击模型能够很好地预测纤维增强复合材料的冲击损伤。     

掺杂过渡金属的TiO2/累托石复合材料的制备及其光催化性能研究

以累托石为载体,钛酸四丁酯和硝酸铜为原料,采用溶胶-凝胶法制备出了掺杂过渡金属铜的TiO2/累托石复合光催化材料,并对其进行了X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)的表征.同时考察了复合材料在紫外光照下对对氯苯酚的光催化活性,研究了铜掺杂量和煅烧温度等因素对复合材料光催化活性的影响,探讨了过渡金属掺杂改性TiO2的机理及对氯苯酚的光催化降解机理.实验结果表明:在制备复合材料的过程中,累托石的层状结构遭到一定程度的破坏;复合材料中的TiO2主要是以大部分的锐钛矿型和小部分的金红石型的混合形态存在;负载累托石后复合材料的吸附性能明显增加,掺杂铜的TiO2/累托石复合材料的光催化活性要高于未掺杂铜的TiO2/累托石复合材料,并且当掺铜量为0.5%(质量分数),煅烧温度为500℃时,复合材料对对氯苯酚的光催化去除率达到最大;苯醌类物质可能是对氯苯酚光降解的中间产物.     

纳米Fe掺杂MIL-101(Cr)及其吸附放射性碘研究

目的改进并提高MIL-101(Cr)吸附气态碘单质的性能,以期用于核事故放射性碘富集吸收。方法通过水热法制备MIL-101(Cr)材料,并利用纳米Fe掺杂改性,运用SEM、XRD等对掺杂前后的材料进行表征。将材料在75℃条件下对气态碘单质进行吸附,并比较不同Fe掺杂量下材料对气态碘吸附性能的差异。结果纳米Fe成功掺杂于基体材料MIL-101中,并对基体材料晶体结构无破坏作用。吸附性能研究表明,掺杂纳米Fe质量分数为1%的Fe@MIL-101吸附性能最优,对气态碘的饱和吸附量可达3.42 g(I2)/g(MIL-101)。结论纳米Fe掺杂改性的MIL-101材料在高温条件下对气态碘单质具有良好的吸附效果,有望应用于核反应堆事故中对放射性碘的富集或捕集。     

典型复合材料加筋壁板落锤/冰雹冲击损伤仿真分析研究

目的研究复合材料层压板落锤和冰雹离散源冲击损伤特性。方法对于落锤和冰雹,分别以刚体模型和弹塑性模型,构建本构模型。对于加筋板,基于Cohesive内聚力界面单元的B-K失效准则,对复合材料层间分层破坏进行数值模拟。通过对多材质冲头、不同冲击能量、不同冲击角度下其响应及损伤扩展特性开展研究,并对比复合材料层压板落锤冲击及冰雹离散源冲击试验数据,对数值计算方法进行对比验证。结果在机体相同部位的落锤、冰雹能量截止值冲击下,落锤低速冲击的损伤响应要大于冰雹离散源冲击。同时,冰雹冲击能量越大,冲击角度越接近于90°,其损伤响应也越大。结论落锤和冰雹离散源冲击仿真方法在损伤响应及扩展的预测与试验结果接近,可以为复合材料冲击损伤引入及抗冲击性能研究提供基础。     

单一纳米颗粒及其协同改性聚偏氟乙烯膜的性能

为了提升PVDF膜的分离性能和抗污染能力,制备了纳米Al_2O_3和SiO_2颗粒各自、协同改性PVDF膜,考察PVDF膜渗透性能的变化。结果表明,Al_2O_3显著降低PVDF膜通量衰减系数和膜抗污染能力,且添加量为0.4%时改性效果最佳。SiO_2显著提高PVDF膜的亲水性和水通量,抗污染能力明显增强,且添加量为0.6%～0.8%时改性效果最好。纳米Al_2O_3和SiO_2质量比为1∶2时,协同改性PVDF膜展现出更优良的性能。PVDF/Al_2O_3/SiO_2膜的水通量、截留率和衰减系数均随着纳米Al_2O_3和SiO_2的添加总量先增加后减少,在0.8%处达到峰值,改性效果较单一纳米材料更佳。     

复合材料胶接修理对含腐蚀损伤铝板力学性能的影响

目的研究复合材料胶接修理对含腐蚀损伤铝板静强度和疲劳寿命的影响。方法设计加工模拟铝合金腐蚀损伤的试验件,采用复合材料胶接修理技术对试验件进行修理,通过有限元分析和试验验证的方法考核该修理技术对试验件力学性能的影响。结果有限元计算结果表明,复合材料胶接修理技术能够有效缓解试验件的应力集中情况。试验件修理后与修理前的对比静强度和疲劳试验结果表明,Ⅰ型试验件的破坏载荷提升了45.9%,疲劳寿命增加了9.3倍;Ⅱ型试验件的破坏载荷提升了11.4%,疲劳寿命增加了3.6倍。结论复合材料胶接修理技术是一种高效的飞机铝合金结构腐蚀损伤修理方法。     

基于ABAQUS的复合材料低速冲击损伤分析

目的分析不同冲击能量对复合材料层合板的损伤情况,验证有限元模型的合理性和有效性。方法以CCF300/10128H型碳纤维树脂基复合材料层合板为研究对象,采用落锤冲击试验机对层合板进行冲击实验,然后对冲击后的试验件进行超声C扫描。建立有限元模型,运用ABAQUS软件对冲击过程进行模拟。结果有限元模拟结果与实验结果吻合良好。结论复合材料层合板内部损伤随着冲击能量的增大而快速变大。出现穿透损伤以后,损伤趋于平缓,有限元模型能够较好地预测复合材料低速冲击损伤。     

TiO_2@FeOOH/(PVDF/SMA)复合材料的制备及其光催化性能

本文采用高压静电纺丝方法,制备聚偏氟乙烯(PVDF)与苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物(SMA)纤维,并于纤维表面先后分别制备FeOOH、TiO2,得到TiO2@FeOOH异质结/(PVDF/SMA)纤维复合材料。利用SEM、TEM、XRD、XPS、UV-VIS、TGA对复合材料进行了表征。讨论了氙灯模拟太阳光条件下,复合材料催化降解甲基橙的光催化性能,结果表明,同等条件下,TiO2@FeOOH/(PVDF/SMA)复合材料的光催化效率明显优于TiO2@FeOOH、DegussaP25TiO2粉体;光照2 h时,复合材料作为催化剂,甲基橙的残留率仅为2.04%。     

表面处理对剑麻纤维/PE复合材料的影响

为改善剑麻纤维/PE复合材料的性能,对剑麻纤维分别进行了碱处理、热处理及硅烷偶联剂处理,使用双螺杆挤出机制备了剑麻纤维质量分数分别为10%、20%、30%的剑麻纤维/PE复合材料,并对复合材料的拉伸、弯曲、冲击性能以及吸湿性进行了分析。结果表明,经硅烷处理、剑麻纤维质量分数为30%的复合材料的拉伸强度和杨氏模量相比纤维含量相同但未经处理的复合材料分别提高了18%和32%;经碱处理后,剑麻纤维含量相同的复合材料的弯曲强度提高了37%;经过表面处理后,复合材料的冲击强度都有不同程度的降低。此外,随着剑麻纤维含量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、杨氏模量得到提高,冲击强度和断裂延伸率则有所降低。经表面处理的复合材料的吸水率与未经处理的复合材料相比明显降低。     

CeO_2NPs对活性污泥系统脱氮效果及活性的影响

为了研究纳米氧化铈(CeO_2NPs)对活性污泥系统的影响,模拟SBR反应器一个周期的运行,通过短时、浓度梯度投加纳米CeO_2,考察了不同浓度纳米CeO_2对反应体系中有机物、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐等指标的影响,同时,对微生物活性和生物量的变化进行研究。结果表明:当纳米CeO_2质量浓度为50 mg/L时,会对亚硝氮和硝氮的去除过程有抑制作用。纳米CeO_2超过25 mg/L,污泥代谢活性短时间也会被抑制,对污泥具有毒性抑制作用。用TTC-ETS表征纳米CeO_2毒性灵敏性较高,可以作为纳米CeO_2对活性污泥硝化菌毒性评价的有效指标。纳米氧化铈会穿过细胞膜进入细胞体内,可能会使参与去除氨氮的关键酶损伤,与细胞膜发生氧化反应,破坏细胞结构,抑制细胞生长。     

用于柔性板振动控制的压电陶瓷时效损伤性能研究

目的基于压电陶瓷的逆压电效应,以试验和仿真分析的方法研究压电陶瓷对某柔性板试验件振动控制的时效性能,为压电陶瓷如何保持长时间有效参与振动控制提供参考。方法搭建振动主动控制系统,实现柔性板的振动控制,以压电陶瓷驱动电压的降低模拟时效损伤。建立该结构的动力学有限元模型,并进行响应分析,以压电陶瓷产生的驱动力变小来模拟时效损伤。通过测定不同损伤程度的压电陶瓷参与振动控制前后的动响应,得到多种条件下的振动控制效率。结果当所有压电陶瓷的时效损伤程度均达到80%时,对某柔性板试验件的振动控制率降低为初始振动控制率的60.4%。基于试验与分析结果,评估多种条件下的振动控制率,得到了压电陶瓷时效损伤对柔性板振动控制的影响规律。结论压电陶瓷时效损伤对柔性板振动控制的影响可以用有限元仿真来模拟,压电陶瓷的时效损伤程度可通过调节它的驱动电压来进行测试。     

高空风场对某飞行器级间分离影响研究

目的研究高空风场对飞行器飞行时级间分离的影响。方法建立飞行器分离模型,仿真计算飞行器分离时下面级的横移距离、两个关键部件之间的间隙。结果在最低飞行条件风速34 m/s时,下面级横移距离和两个关键间隙均满足设计条件。在仿真计算风速40 m/s条件下,下面级横移距离、两个关键部件间隙均满足设计要求,因此最低飞行条件风速可放宽至40 m/s。在最大风速45 m/s时,三个值均超出了设计值,有可能会对分离造成影响。结论高空风对飞行器级间分离存在一定影响,随着高空风风速的增加,面级的横移距离和两个关键部件之间键间隙随之增加。     

超滤膜材料对SiO2-有机物膜污染行为的影响

选用聚偏氟乙烯（PVDF）及乙烯乙烯醇共聚物（EVOH）2种超滤膜,针对SiO₂-牛血清蛋白（BSA）及SiO₂-腐殖酸（HA）2种无机-有机混合污染物,通过单种及混合污染物过滤实验,结合各污染物与膜之间作用力的测定,考察膜材料对SiO₂-有机混合污染物膜污染行为的影响机制.结果表明：与单种有机污染物HA或BSA相比,SiO₂-HA/BSA混合污染物对PVDF及EVOH超滤膜的污染会出现加剧和减缓2种相反的现象.结合作用力结果发现：当膜-SiO₂之间的作用力大于膜-有机污染物之间作用力时,与单种有机污染物相比,SiO₂的存在会加剧膜污染;相反,当膜-SiO₂之间作用力小于膜-有机污染物之间作用力时,SiO₂的存在会有效减缓膜污染.上述结果说明膜材料是控制无机-有机混合污染物膜污染行为的关键因素.     

兰州市大气PM10健康影响效应的可预报性探讨

使用质粒DNA评价法研究了兰州市大气PM₁₀对质粒DNA的氧化性损伤能力及其与ρ(PM₁₀₎、采样期间的风速、相对湿度等气象要素之间的关系.结果表明:兰州市大部分PM₁₀对质粒DNA的氧化性损伤能力与ρ(PM₁₀₎呈正相关.兰州市PM₁₀全样对质粒DNA的氧化性损伤能力与采样期间的相对湿度和平均风速分别呈正相关和负相关,相关系数分别为0.531和-0.673.通过分析PM₁₀对质粒DNA的氧化性损伤原因可知,PM₁₀对人体健康的影响效应可用便于预报的ρ(PM₁₀₎、气象要素(相对湿度和风速等)等进行表征,即其可能具有可预报性.      

Persistence and mobility of 2,4-D in unsaturated soil zone under winter wheat crop in sub-tropical region of India

The present study was undertaken to determine the persistence and mobility of 2,4-dichlorophenoxy acetic acid (2,4-D) in unsaturated soil zone under real field conditions for the wheat crop in Roorkee, India. Three experimental plots were chosen in the agricultural field itself to represent the real field conditions in the study area and the potential movement and persistence of herbicide 2,4-D was investigated under three different irrigation treatments. The presence of herbicide along with soil water content was determined in soil at different depths at a temporal scale. The movement of the herbicide was also simulated numerically by solving the coupled soil water content movement and mass transport equations using HYDRUS-1D. The measured soil water content trends and the 2,4-D concentration profiles showed a good agreement with the numerically simulated results. The maximum effect of the herbicide was primarily retained up to 15 cm of the soil profile. The current existing dosage of 0.5 kg ha⁻¹ of pesticide was found to be safe to avoid soil contamination as no residue of 2,4-D was traced at the end of the wheat crop season in any of the plots. Higher concentrations of 2,4-D were also simulated numerically and the simulated results showed that the safe dosage of pesticide application would depend on irrigation treatments.     

废水生物强化中基因工程菌的流失和环境生存状况研究

在废水生物强化处理中,基因工程菌从生物反应器向环境的流失会造成潜在生态风险.在传统活性污泥法反应器(CAS)和膜一生物反应器(MBR)中,考察了1株降解阿特拉津基因工程菌的流失和流失后在模拟自然环境中的生存状况.结果表明,基因工程菌在接种初期从反应器中流失的密度最大.在接种密度为1010CFU/mL时,CAS的最大流失密度接近接种密度,MBR的最大流失密度仅有102CFU/mL.在模拟自然环境中,流失密度是决定基因工程菌生存状况的主要因素.在CAS出水1010CFU/mL流失密度下,高种群密度基因工程菌在水体和土壤中生存时间较长(30 d以上),潜在生态风险较高;在MBR出水102CFU/mL流失密度下.基因工程菌在水体和土壤中很快衰亡,潜在生态风险较小.环境条件对基因工程菌生存状况具有影响,提高土壤的含水率、有机质含量以及环境选择压力的存在有利于基因工程菌生存.     

Effect of CaO on retention of S, Cl, Br, As, Mn, V, Cr, Ni, Cu, Zn, W and Pb in bottom ashes from fluidized-bed coal combustion power station

This work was conducted to evaluate whether Ca-bearing additives used during coal combustion can also help with the retention of some other elements. This work was focused on the evaluation of bottom ashes collected during four full-scale combustion tests at an operating thermal fluidized-bed power station. Bottom ashes were preferred to fly ashes for the study to avoid interference from condensation processes usually occurring in the post-combustion zone. This work focused on the behaviors of S, Cl, Br, As, Mn, V, Cr, Ni, Cu,Zn, W, and Pb. Strong positive correlations with CaO content in bottom ashes were observed（for all four combustion tests） for S, As, Cl and Br（R = 0.917-0.999）. Strong inverse proportionality was calculated between the contents of Pb, Zn, Ni, Cr and Mn and CaO, so these elements showed association to materials other than Ca-bearing compounds（e.g., to aluminosilicates, organic matter, etc.）. Somewhat unclear behaviors were observed for W, Cu, and V. Their correlation coefficients were evaluated as statistically ＂not significant＂, i.e., these elements were not thought to be significantly associated with CaO. It was also discovered that major enrichment of CaO in the finest bottom ash fractions could be advantageously used for simple separation of elements strongly associated with these fractions, mainly S and As, but also Cl or Br. Removal of5% of the finest ash particles brings about a decrease in As concentration down to 77%-80% of its original bulk ash content, which can be conveniently used e.g., when high As content complicates further ash utilization.     

Effects of simulated acid rain on the injury and physiological responses of crops

ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄａｃｉｄｒａｉｎｏｎｔｈｅｉｎｊｕｒｙａｎｄｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｃｒｏｐｓＺｈａｎｇＦｕｚｈｕ，ＹａｎｇＸｉａｏｆｅｎｇ，ＺｈａｎｇＪｉｎｇｙａｎｇ（ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥ...     

井喷点火后对周边井和集气站的影响研究

以实际工程项目为例,利用计算流体动力学软件（CFD）,以3种不同压力、外界风速和2种出口直径为边界条件,分别对井喷情况下的流场分布进行了18组数值模拟计算,并对模拟结果及其对周边设施的影响进行了分析。数值模拟结果表明,在压力为10MPa,出口直径为62mm,风速为1m／s时,井喷后气流的出口速度超过400m／s,而火焰表面温度超过1500K,喷射火对周边建筑物的伤害范围超过65m,对周边的设备与建筑造成毁坏;超过104m才不会有明显伤害。     

垃圾焚烧中氯化物对重金属Cd迁移转化特性的影响

采用管式炉和模拟垃圾对垃圾焚烧中氯化物对重金属Cd迁移转化特性的影响进行了研究,使用ICP-AES(美国EPA消解方法)、SEM、EDS和XRD分析技术对重金属浓度、灰渣表面形貌、成分和灰渣X射线衍射物相等进行了分析.结果表明,氯化物的加入均使得97％以上的Cd分布于飞灰中,且随氯化物含量的增加在飞灰中的分布逐渐增加.有机氯PVC和无机氯NaCl含量的变化对Cd迁移分布的影响没有显著差别.PVC对Cd迁移分布影响受温度影响显著,550℃时Cd在飞灰中分布为80.51%,850℃时Cd在飞灰中的分布上升为97.91%,但在温度超过CdCl₂的熔点568℃后温度的影响较小.NaCl对Cd的迁移分布受温度影响不明显,加入NaCl后550℃时Cd在飞灰中分布为95.02%,1 000℃时在飞灰中的分布为96.58%.氯化物存在下停留时间对Cd迁移分布没有显著影响.底渣和飞灰的SEM/EDS和XRD分析表明,PVC和NaCl对Cd迁移转化作用机理不同.