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碳纤维增强PEEK复合材料循环变形的实验研究
张子涛;宋志诚;张娟;以碳纤维增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料为代表的热塑性复合材料近年来被广泛应用于航空航天的热端结构上,相关构件在服役过程中通常会受到循环载荷,为保证构件的使用安全,有必要对材料的循环变形行为进行研究。通过对0°、45°、90°不同纤维方向的碳纤维增强PEEK复合材料T700/PEEK进行单调拉伸、应力控制循环和应变控制循环实验,系统地研究了该复合材料的平均应力松弛和棘轮行为等循环变形特性。研究表明:3种不同纤维角度试样的单调拉伸应力-应变响应有较大区别,0°方向的弹性模量约为90°方向的11倍。在非对称应变加载条件下,复合材料出现平均应力松弛现象,在前20圈平均应力下降速度很快,至100圈后开始趋于稳定;纤维方向和给定的应变幅值以及平均应变的大小是影响平均应力松弛现象的重要因素。在非对称应力加载条件下,复合材料表现出棘轮行为,且该行为是各向异性的。对于拉伸-卸载时的峰值应力,非对称拉压时的应力幅值、平均应力以及应力比都对复合材料的棘轮行为有较大影响。该复合材料的棘轮行为还表现出明显的率相关性。
3-乙基-3-氧杂丁环甲醇的合成工艺研究
曾云涛;夏益青;盛玉萍;冯泽平;朱俊龙;氧杂环丁烷化合物,因其具有粘度低、毒性小、挥发性小等特点,引起科研工作者与企业广泛关注与研究,它不仅可以作为阳离子型紫外光固化反应的活性稀释剂,同时也可以作为单体参与反应。本文采用碳酸二乙酯(DEC)与三羟甲基丙烷(TMP)为原料,通过酯交换成环-裂解反应制备3-乙基-3-氧杂丁环甲醇(EHO),探究了催化剂种类与用量、原料配比等因素对合成EHO的影响,通过对合成工艺进行优化,进一步提高了产物的收率与纯度。研究表明,制备EHO较佳工艺条件为:三羟甲基丙烷用量为0.4 mol时,碳酸二乙酯与三羟甲基丙烷为等摩尔比投料,以甲醇钾为催化剂(用量0.25 g),溶剂为无水乙醇(用量4 mL),反应时间5 h。在此反应条件下,EHO收率达85.1%,纯度为97.2%(GC),并采用核磁氢谱(1H–NMR)和红外(FTIR)对其结构进行了表征和分析。
低温冲击下2024-T351铝合金动态力学性能与能量演化
潘志波;朱志武;2024-T351铝合金在航空航天领域服役过程中常面临低温环境下的冲击载荷作用。为了研究2024-T351铝合金在低温-高应变率耦合加载下的动态力学性能及其能量演化规律,利用MTS809拉扭试验机、分离式霍普金森拉杆和低温环境系统对2024-T351铝合金进行了宽应变率范围(10-3~103 s-1)和宽温度范围(-100~20℃)下的拉伸实验。同时运用扫描电子显微镜(SEM)对回收断口进行微观观察和分析。结果表明:在准静态加载下,2024-T351铝合金在不同的温度区间表现出不同程度的温度敏感性;在–100℃时材料的屈服强度较–60℃时提高了11.08%,其在–60℃时的屈服强度较–20℃时提高了3.67%,在–20℃时的屈服强度较20℃时提高了1.49%。在冲击加载下,2024-T351铝合金表现出温度-应变率耦合效应,即随着温度的不断降低,材料的应变率敏感性也随之降低。SEM结果显示在不同的应变率和温度下,材料呈现不同的断裂模式。同时从能量角度出发,2024-T351的动态断裂过程伴随着能量累积、耗散和释放,且耗散能随着温度的降低和应变率的增加而增大。
含N2S2型配体的镍配合物的电催化制氢性能研究
姚博馨;郑郅曦;魏燕;张秀兰;黄雨风;谢斌;合成了含有新的N2S2型配体1,2-二(3,4-二甲氧基吡啶基-2-甲硫基)乙烷■的镍配合物■,用元素分析、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见吸收光谱和X-射线单晶衍射对配合物进行了表征,并用循环伏安(CV)和控制电位电解(CPE)对配合物的电化学性质和电催化制氢性能进行了研究。晶体结构分析表明配合物为六配位的畸变八面体构型。电化学研究表明:在三氟乙酸(TFA)或醋酸(AcOH)存在下,该配合物具有电催化制氢的活性,且其电催化为高稳定性的均相催化过程。当加入53.8 mmol·L–1 TFA或53.8 mmol·L–1 AcOH时,0.25 mmol·L–1配合物电催化制氢的转换频率(TOF)和过电位(η)分别为19 166 s–1/1680 s–1和0.53 V/0.22 V。另外,0.25 mmol·L–1配合物在53.8 mmol·L–1 TFA存在下,在–1.51 V的恒电位下电解4 h获得0.11 mmol氢气,制氢的转换数(TON)为11.99、法拉第效率达到75.5%。
基于VOF法和改进DNN模型的三维液滴曲率算法
曾西平;刘牧远;VOF(Volume Of Fluid)方法能够通过在欧拉网格上使用离散的体积分数域表示光滑界面,在不可混合流体的数值模拟中得到广泛应用。针对多相流仿真中的液滴曲率计算问题,开发了一种计算界面曲率的算法。首先提出了一种新的数据生成方法,在液滴界面上进行随机采样,增强网格内体积分数的信息量,并调整取值范围以覆盖正负曲率。然后改进了传统的深度神经网络(DNN)模型,使其在计算曲率时保持对称性。基于VOF方法与该模型,利用目标单元及邻近单元体积分数计算曲率。最后选取最优模型并应用于Basilisk软件中,以提高计算曲率的准确性和稳定性。测试结果表明,其计算曲率时准确稳定。在计算小半径液滴曲率时,误差减小了25%至50%,并能用于液滴融合仿真,证明了其应用价值。
基于水槽试验的泥石流格栅坝开口间距最优化研究
亓星;曹汝亮;方敏;蔡明光;梁洁雅;格栅坝因拦、排兼备而被广泛应用于泥石流拦挡工程中,但实际应用中部分坝体存在拦挡效率低下、后期清淤维护成本高等问题。为进一步提升格栅坝调节性能,以汶川震区牛圈沟为背景,通过等比例缩放松散堆积体级配,利用水槽装置开展室内拦挡试验,探究格栅间距与泥石流容重、中值粒径之间的关系。试验结果表明,当格栅开口间距分别为5、10、20 mm,对应泥石流中值粒径分别为5、10、20 mm时,过坝后的泥石流容重最低,分别为1.19、1.21、1.15 g/cm3,格栅坝表现出良好的拦粗排细效果。基于此,以牛圈沟和七盘沟为野外应用背景,提出适用于该区域的格栅开口间距设计方案。研究成果可为格栅坝开口间距优化设计提供科学依据,以提高格栅坝调节性能,减少坝体修建后清淤维护成本。
基于H∞的时滞多智能体编队包容控制研究
吴汉;陈昌忠;龙海军;陈旭;针对具有外部扰动的二阶时滞多智能体系统,采用李雅普诺夫泛函和线性矩阵不等式的方法实现多智能体系统的编队包容控制,在存在外部干扰的情况下保持编队运动的稳定并且对时滞具有一定的容忍性。为了实现编队包容控制,提出一种基于相邻智能体之间相对状态的分布式时延反馈控制器。通过图论和矩阵理论的工具,将多智能体系统在所提出的控制器下的包容控制问题转化为系统稳定性问题。随后,利用线性矩阵不等式的形式给出了保证状态反馈包容控制器存在的充分条件。在考虑存在外部干扰和时滞的情况下,确保系统的稳定性和收敛性,同时满足H∞性能指标,并有效地将跟随者引导至由领导者形成的凸包中。通过仿真结果验证,提出的控制方法能够使多智能体系统快速形成稳定的编队,并在控制策略执行后的20个时间步内实现收敛。
基于多目标优化的射钉枪消声结构参数优化
刘梦辉;文华斌;胡光忠;于井浩;张柏洋;为解决间接式火药射钉枪在工程使用过程中噪声过大问题,本文采用多目标优化对射钉枪消声结构进行了参数优化。通过设计全因子试验,结合计算流体力学、气动声学的耦合方法以及气-固两相流方法,分析了射钉枪消声结构的消声碗数、消声碗倾角、消声碗流道宽度等参数对噪声及消声结构内颗粒占比的影响。根据显著性分析结果显示,消声碗倾角对噪声影响较小,消声碗个数与流道宽度对噪声影响较大;流道宽度、消声碗倾角和消声碗个数均对颗粒占比产生较大影响。采用多目标灰狼算法(MOGWO)对消声结构参数进行优化,优化结果表明:当消声碗个数为3,倾角为48.4°,流道宽度为1mm时,配置消声结构后的射钉枪比原枪噪声下降10.4%,同时具有良好的收纳颗粒的能力。该优化方案可为射钉枪的降噪设计提供有效参考,在实际工程中具有重要的应用价值。
大断面矩形双线顶管曲线顶进管节土压力分布规律研究
孙仁浩;曹广勇;左冬生;李永贵;孙昆鹏;袁江斌;为探究大断面矩形双线顶管曲线顶进顶管间距与管节土压力分布规律,采用有限元软件对曲线管节单、双线顶进进行数值模拟分析,获得双线曲线顶进管节压力分布及变化规律,并通过与现场施工监测数据对比分析,明确了双线曲线顶管在不同线间距的压力变化特征及影响因素,结果表明:单线管节所受压力以管节轴线对称排布,随着左线的顶进双线间管节逐渐演化为以管线中心对称排布。单线管节顶部受力形式呈M型分布,最大值位于管节的1/4位置。双线管节受力中管节轴线内侧范围增高,外侧数值基本不变。侧墙的受力随深度的增加而递增,最大值出现在侧墙下部的1/4位置。单线管节两侧墙受力一致,双线管节中内侧墙压力增大,外侧墙的受力保持不变。另一方面,管节线间距大的位置相比间距小的位置管节内侧受力均有所减小,2.4 m间距的受力整体趋向单线管节的正常受力的状态。研究成果对于顶管工程的设计和施工具有重要借鉴意义。
基于改进蜣螂算法和DWA的避障路径规划
范县成;凌新宇;朱国武;汤巍;针对蜣螂优化算法(DBO)局部探索能力不足、路径规划不平滑且动态避障能力差的缺点,提出一种基于改进蜣螂算法和动态窗口算法(DWA)的避障路径规划算法。首先,针对DBO局部搜索能力的不足问题,引入Tent混沌映射初始化种群,并利用黄金正弦算法(GOLD-SA)引入非线性权重优化蜣螂位置更新方式;然后,删除规划路径中的冗余节点,并将优化DBO与DWA融合解决DBO算法的不足,并进行仿真实验。实验结果表明改进DBO相对于其他算法在转弯次数、最短路径、迭代次数分别减少40%、3.3%、92%,算法性能得到显著优化。改进DBO与DWA算法在保证避开静态障碍物的同时能够避开未知与动态障碍物,规划路线相对平滑,有效提升了机器人的运行效率和安全性。
关联规则挖掘的Apriori算法综述
赵洪英;蔡乐才;李先杰;关联规则挖掘是数据挖掘研究领域中的一个重要任务,旨在挖掘事务数据库中有意义的关联。随着大量数据不停的收集和存储,从数据库中挖掘关联规则显得越来越有必要性,关联规则挖掘的Apriori算法是数据库挖掘的最经典算法并得到广泛应用,在介绍关联规则挖掘和Apriori算法的基础上,发现Apriori算法存在着产生候选项目集效率低和频繁扫描数据等缺点。综述了Apriori算法的主要优化方法,并指出了Apriori算法在实际中的应用领域,提出了未来Apriori算法的研究方向和应用发展趋势。
山苍子油抗霉菌及抑制黄曲霉产毒的有效成分研究
余伯良,罗惠波,周健,张佳宁采用平板法比较山苍子油及其柠檬醛等5种主要成分对8种霉菌的抗菌效力。结果表明,在培养基pH4.5时,其抗菌效力从强到弱依次为柠檬醛、香茅醛、山苍子油、香叶醇、芳樟醇、甲基庚烯酮。柠檬醛对5种霉菌的最低抑菌浓度为0.10%,而甲基庚烯酮对6种霉菌的最低抑菌浓度在0.40%或0.40%以上。同时,在对上述6种试剂与黄曲霉产毒关系的实验中还发现,柠檬醛、香茅醛、山苍子油对黄曲霉产生黄曲霉毒素具有较强的抑制作用,其中以柠檬醛的抑制作用最强,可以减少85%的黄曲霉毒素产生。
关联规则挖掘的Apriori算法综述
赵洪英;蔡乐才;李先杰;关联规则挖掘是数据挖掘研究领域中的一个重要任务,旨在挖掘事务数据库中有意义的关联。随着大量数据不停的收集和存储,从数据库中挖掘关联规则显得越来越有必要性,关联规则挖掘的Apriori算法是数据库挖掘的最经典算法并得到广泛应用,在介绍关联规则挖掘和Apriori算法的基础上,发现Apriori算法存在着产生候选项目集效率低和频繁扫描数据等缺点。综述了Apriori算法的主要优化方法,并指出了Apriori算法在实际中的应用领域,提出了未来Apriori算法的研究方向和应用发展趋势。
MATLAB在有限差分法数值计算中的应用
赵德奎;刘勇;介绍了应用有限差分法求电位分布的一般步骤,给出了Matlab仿真的程序设计流程图,并 针对静电场中轴对称情形下的正六边形电位分布进行Matlab仿真。
多变量灰色预测模型算法的Matlab实现
黄现代;王丰效;文章讨论了多变量灰色预测模型的建模方法及其算法思想,得到了多变量灰色预测模型的检验方法。为了简化模型求解,给出多变量灰色预测模型的Matlab程序实现。通过应用实例说明算法程序的应用和效果。
灰色预测与一元线性回归预测的比较
刘晓叙;在介绍灰色预测和一元线性回归预测基本方法的基础上,用两个例子对两种方法的预测值进行了比较,结果表明:对所用的两个例子,灰色预测的GM(1,1)模型对数据的预测值精度较一元线性回归要好。