低亚声速大宽高比矩形射流远场噪声特性研究

目的 将空气幕自噪声问题简化为低亚声速大宽高比矩形射流噪声问题,并研究其特性。方法 设计低亚声速大宽高比矩形射流试验台,并系统地研究主要噪声来源以及射流速度、方位角、宽高比等参数对远场噪声的影响规律。结果 低亚声速大宽高比矩形射流远场噪声主要集中在低频部分(500 Hz以内),除宽高比为14的矩形射流噪声因声共振现象导致某些频率附近存在模态噪声峰值,从而不符合噪声频谱归一化规律外,其他低亚声速大宽高比矩形射流远场噪声频谱都符合如下规律,即射流噪声总声压级大致与射流速度的7.4次方成正比,与矩形喷管宽度的1.6次方成正比。结论 低亚声速大宽高比矩形射流远场噪声归一化规律可为深入了解空气幕自噪声特性提供理论指导。     

温度梯度下钛合金热防护结构的导波特性研究

目的 实现可重复使用钛合金热防护结构的导波健康监测。方法 针对钛合金热防护结构,提出热–力–电多物理场耦合导波传播建模仿真分析方法,研究温度梯度下钛合金热防护结构中导波的传播特性,以及在温度梯度和裂纹损伤耦合作用下导波的传播特性。结果 20~500 ℃的温度梯度会导致钛合金结构中导波的群速度降低、幅值衰减降低,裂纹损伤使得钛合金结构中导波的群速度、幅值降低,且损伤越大,影响越明显。裂纹扩展至20 mm时,S0模式群速度降低了1.5%,A0模式群速度降低了2%。结论 此模型可为大范围的温度梯度条件下,钛合金热防护结构上传感器优化布置以及导波监测方法的研究提供指导。     

热/自然交变环境下玻璃纤维增强SiO2气凝胶复合材料模拟使役工况试验研究

目的 研究装备动力舱在热/自然交变环境下玻璃纤维增强SiO2气凝胶复合材料性能随模拟使役工况试验时间的退化规律,提升装备动力舱热/自然交变环境效应控制水平。方法 以玻璃纤维增强SiO2气凝胶复合材料为研究对象,以湿热、盐雾和高温试验为热/自然交变环境试验谱,以振动试验为加速因子,开展5个周期的实验室模拟使役工况加速试验,对比分析样件初始状态和每一个周期试验后的性能。结果 经模拟使役工况试验后,玻璃纤维增强SiO2气凝胶复合材料的颜色由白色逐渐变成黄色,SiO2气凝胶含量逐渐减少,纤维元素组成变化不明显,导热系数升高,隔热性能下降,且均在4周期模拟使役工况试验后出现明显变化。结论 玻璃纤维增强SiO2气凝胶复合材料经5个周期的模拟使役工况试验后,其常温导热系数仅为0.026 4 W/(m.K),热面温度为200 ℃时,冷面平均温度仅为68.5 ℃,热/自然交变温差为43.5 ℃,具有良好的环境适应性。     

改性环氧有机涂层的电偶腐蚀行为模拟分析

目的 实现二氧化钛-还原氧化石墨烯改性环氧防腐涂层在海洋工程应用下的电偶腐蚀行为分析。方法 以还原氧化石墨烯、二氧化钛为纳米填料,制备改性环氧防腐涂层,并以此涂层为模型,利用有限元计算软件,研究改性环氧涂层存在微观缺陷情况下,涂层抑制金属电偶腐蚀的作用规律。结果 改性环氧涂层可以有效抑制金属电偶腐蚀问题。计算研究了缺陷涂层在不同孔洞宽度和分布状态下,涂层对电偶腐蚀的抑制程度。当缺陷涂层孔洞宽度为500 μm,阴阳面积比为2︰1时,电位差最小为1.05×10^–6 V,可以有效抑制电偶腐蚀。结论 二氧化钛-还原氧化石墨烯的添加,可以填补涂层空隙,阻碍水渗透,有效提高环氧涂层的防腐性能。利用有限元模拟计算可得,涂层破损时会发生局部严重腐蚀,最终造成工程结构的失效。     

金属基体复合材料圆锥壳的材料参数识别及动力学敏感性研究

目的 研究以金属作为基体的碳酚醛复合材料圆锥壳的动力学特性,基于模态实验建立复合材料参数优化识别方法。方法 通过建立金属基体复合材料圆锥壳结构的动力学模型,表征各层材料参数对结构动力学特性的影响。开展典型铝合金-环氧胶-碳酚醛圆锥壳自由模态实验,在模态实验结果基础上,采用数值仿真开展复合材料参数识别,并采用响应面优化法研究获得材料参数的全局最优解。最后,开展结构模态对复合材料参数的敏感性分析。结果 基于拉丁超立方抽样和多项式代理模型,建立了多层复合圆锥壳的高效代理模型。对于[0, 90]S铺层的复合材料圆锥壳结构,前5组模态频率参数对E11最敏感,对v23最不敏感,剪切模量的影响介于拉伸模量及泊松比之间。结论 建立了针对各向同性-正交各向异性材料组合的多层复合圆锥壳结构的动力学模型及参数识别方法,可为结构动力学设计提供参考。     

残余应力对焊接角接头裂纹扩展性能的影响分析

目的 分析焊接残余应力对角接接头裂纹扩展特性的影响。方法 基于热弹塑性力学法,建立角接头的有限元模型,计算焊接温度场,并采用热机耦合方法计算焊接残余应力。采用断裂力学方法,分析计算焊趾部位的应力强度因子和裂纹扩展寿命,并对比分析残余应力对裂纹扩展的影响。结果 计算得到焊缝的残余应力达到了材料屈服极限,呈拉伸应力状态,其Von Mises应力值为345 MPa。在应力为200 MPa以内,考虑残余应力的前提下,分别使用文献试验得到的数据和IIW标准中的数据作为裂纹扩展参数,应力比R=–1时的裂纹扩展寿命分别为2.61×10⁶和6.84×10⁵次循环;在应力比R=0时的裂纹扩展寿命分别为1.16×10⁵和2.90×10⁴次循环。结论 残余应力会加速裂纹扩展。采用控制变量法,将应力范围设定为常值,当应力比R<0时,残余应力扩大了应力强度因子的范围;在应力比R>0时,残余应力一方面会增大最大应力强度因子,使其接近材料的断裂韧度,同时拉伸残余也提高了平均应力强度因子或者提高了应力比R,在这种情况下,残余应力均会加速裂纹的扩展速度。随着裂纹长度的增加,残余应力对裂纹扩展速率的影响会增大。外载荷和残余应力共同对裂纹扩展产生影响,应力比R和残余应力对裂纹扩展的影响机制相同,在焊接结构寿命评估时,需要综合考虑这2个影响因素。     

基于文献计量方法的碳排放责任分配研究发展态势分析

为应对碳排放造成的全球变暖问题,各国应共同采取行动,其中碳排放责任分配是各国利益相关的研究热点,该领域有关研究虽已有很多,但基于文献计量的较少.本文使用文献计量学方法,利用Citespace等软件,针对Web of Science核心合集中的碳排放责任分配领域文献进行定量分析,以揭示该领域的发展现状、研究实力分布、研究前沿等,并着重分析中国在该领域的研究发展情况.研究发现:①该领域论文于1991—2010年间发展缓慢,2010年后开始快速增加;②无论在国家、机构、作者层面,中国文章发表量均居全球首位,但由于参与研究时间较晚等原因,篇均被引水平仍相对较低;③通过对逐年篇均被引水平及文章合作度分析发现,近年来该领域文章数量增速不断加快,篇均作者数不断增加,篇均文章机构数量及篇均被引数量却不断下降,文章学术质量有所降低,可能存在一定学术泡沫现象,其中我国该现象尤为突出;④该领域最新研究主题包括管理、效率、共担社会责任等,最受关注研究主题为能源、碳足迹、消费者责任等,最常用研究方法为投入产出法,整体具有很强的连续性.总的来说,该领域近年出现很多新研究主题,但针对责任分配原则本身的创新稍有不足,同时由于研究力量分散等原因,各新主题还未得到足够关注.我国作为碳排放出口大国,应提出基于我国利益的碳排放责任分配原则,未来需继续加大研究力度、提高文章质量,掌握碳排放责任分配话语权,维护我国在国际气候谈判中的国家利益.     

我国粮食自给水平目标设定：研究综述与政策启示

确保重要农产品特别是粮食供给,是实施乡村振兴战略的首要任务。粮食自给水平目标设定是粮食安全状况评价和政策制定的基础,直接影响到国家粮食产业发展的战略方向和实施路径。本文通过对已有关于我国粮食自给水平目标设定的文献进行研读,在总结粮食自给率相关概念和回顾国家粮食自给方针演变的基础上,着重对我国粮食自给率目标设定水平、依据、意义,以及自给率变动的原因和产生的影响等问题进行系统梳理。结果显示：现有研究对于我国粮食安全自给水平设定目标尚无明确且统一的判断。研究提出,现阶段应以资源环境承载力为硬约束,以保持粮食生产稳定性为红线,设定粮食总量自给水平目标替代自给率目标,通过充分利用国外资源和国际市场,更好地实现粮食安全保障与生态环境保护的高度统一。     

基于Web of Science数据库的丁醇发酵的研究趋势分析

随着化石燃料对环境影响的日益加剧及其储存量的逐渐减少,开发基于生物质资源的清洁型可再生能源已成为世界各国研究的热点。利用文献计量的方法,对Web of Science中Science Citation Index-Expended数据库在1994—2018年间收录的有关产丁醇发酵的7371篇研究型论文进行了统计分析。结果表明:产丁醇发酵相关研究整体呈上升趋势,其中美国发文量位居榜首,中国次之。中国科学院发文遥遥领先于其他研究机构,但中国在国际主流期刊的发文量低,影响力小。自2004年始,针对生物丁醇及生物质燃料的研究得到极大推进,说明开发生物丁醇这种极具潜力的新一代液体燃料已成为当前研究热点。     

基于文献计量的环境损害赔偿研究进展与展望

以环境损害赔偿为研究对象,通过对CNKI（中国知网）和Web of Science核心合集数据库中英文文献的梳理,对国内外环境损害赔偿文献年代分布、文献的机构、期刊分布与研究热点趋势等方面进行研究分析.结果显示：国内外环境损害赔偿的发文量呈显著上升趋势且国外研究时间较早;文献发表机构主要集中在中国和美国,其中英文文献主要集中在环境管理、生态经济、污染效应、政策实施等研究领域,中文文献则更注重环境污染损害赔偿的法律制度构建和责任保险制度的实施;近几年,随着区域性环境污染的逐渐增多,跨界环境污染损害赔偿以及系统、完善的制度建设、保障实施的机制构建等会成为未来学界关注的重点.