2025年 02期
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。
随机差量学习优化算法
杜正淼;谭飞;王志强;王梦莎;借用差分进化算法（DE）采用种群中个体差值产生分量的方法，提出了一种随机差量学习算法（RDL）。随机选择种群中两个个体，相减后对每维差量用随机量赋权获得新个体的随机学习差量，然后另选出一个个体与差量融合产生新个体。引入全域随机可达变异机制，使变异操作得到的新个体能够分布到可行域里任意区域的概率大于0，保证算法的全局性。增加精英保留策略，将父代与子代个体共同组成新备选种群，用排序法进行优胜劣汰进化种群，提高算法的收敛速度。采用常用的基准测试函数对RDL算法进行测试，并将测试结果与多种优秀算法进行比较，结果表明提出的RDL算法较其他算法在收敛精度方面至少高一个数量级，达到目标精度需要的迭代次数是其他算法的25%左右。
复杂环境下运动目标检测研究进展
张颜月;代显智;随着信息化时代的到来以及智能电子行业的高速发展，复杂环境下的运动目标检测得到了广泛应用。运动目标检测方法的检测效果和运算量是关键问题。该文综述了运动目标检测方法的研究进展，包括背景差分法、光流法、帧差法、深度学习以及它们的改进方法；对每种方法的原理、优缺点进行了提取与对比，并总结了各算法的研究进程；展望了未来的研究趋势，通过对运动目标检测方法的综述和展望以期为后续研究提供一定的参考。
基于混沌魔方调节的压缩传感DNA图像加密
唐青林;詹旭;为提高图像加密传输过程中安全性和重构图像质量，通过基于自适应等角紧框架（ETF）及QR优化构造观测矩阵，根据马行棋规则混沌魔方置乱和混沌调节模板的压缩感知DNA编码进行图像加密。首先，筛出最优M序列与哈达玛矩阵构造观测矩阵，并通过自适应步长收敛Gram至紧框架和QR分解优化。其次，利用安全散列算法（SHA）为混沌系统提供参数，根据提出的中国象棋中马字棋行棋规则及魔方混沌算法将图像进行置乱运算，再进行动态DNA编码。最后，由提出的混沌调节模板平滑灰度频数，降低相邻信息相关性从而抵御统计攻击，增强密图信息熵及传输安全。结果表明：重构图像PSNR为34.2642%，信息熵大于7.999 99，相邻信息相关性低，NPCR均接近理论值，能有效抵抗明文攻击及统计攻击。
四旋翼无人机反步超螺旋滑模姿态控制器设计
李洲官;严月浩;曾伟;韩强;王博浩;针对四旋翼无人机(UAV)姿态跟踪对控制器的响应速度、抗干扰能力有较高要求的特点，设计了一种反步超螺旋滑模控制器(BSTC)。首先采用牛顿欧拉方程建立四旋翼无人机非线性模型，然后结合反步法和超螺旋滑模算法设计高度和姿态控制器，最后通过李亚普洛夫(Lyapunov)稳定性判据证明系统稳定性。仿真实验显示，以无人机高度误差不大于5×10-2 m为例，将所设计的控制器BSTC与PID控制器和反步滑模控制器对比，相对于PID控制器，其高度跟踪速度提升65.75%；相对于反步滑模控制器，其高度跟踪速度提升32.58%，同时BSTC有更强的抗干扰能力，对四旋翼无人机的姿态控制性能更好。
盾构渣土制备流态固化土的试验研究
王成斌;程桦;闫超;林键;合肥地铁建设发展迅速，产生的大批量渣土如何绿色处理成为一大难题。以合肥S1线固镇路地铁站盾构渣土为背景，利用碱激发矿渣部分替代水泥为固化剂将盾构渣土固化成流态固化土。通过室内试验，得出盾构渣土的理化性质和固化土的流动特性，研究了固化剂种类、龄期、液固比、掺量等因素对渣土固化土抗压强度的影响，同时对不同干湿循环次数下的固化渣土进行物理和力学分析测试。试验结果表明：流动度受液固比影响更大，流动度随着矿渣占比增多而降低，水泥固化将液固比控制在0.43～0.47范围内，矿渣复掺水泥固化则将液固比控制在0.47～0.51范围内。固化渣土抗压强度在矿渣/水泥=4/6时最高，达到5 MPa，其干湿循环中的质量损失分为3个阶段：前期缓慢损失，中期快速损失，后期趋于稳定，矿渣组强度损失在10%以下，且用矿渣代替水泥固化效果均优于单掺水泥，为合肥地区盾构渣土的实践应用提供了试验参考。