热辐射应力图像分析确定应力强度因子K1和裂纹尖端塑性区

本文借助于热辐热应力图像分析技术对裂纹尖端附近的应力进行分析测定。记录了铝质紧凑拉伸试件的热辐射应力图像，给出裂纹尖端前沿的温度变化曲线。根据热弹效应和线弹性断裂力学理，通过解析建立用热辐射应力图像分析技术确定Ｉ型裂纹应力强度因子的基本方程。在此基础上，用热辐射应力图像分析技术实验确定Ｉ型裂纹应力强度因子和裂尖塑性区。     

岩体中平行裂隙相互影响的数值分析

采用有限元法，对岩体在拉剪综合作用下平行双裂纹相影响的情况进行了计算。结果表明，由于裂纹的相互干扰，故裂纹周边存在影响加强区与影响减弱区，相邻裂纹尖端处于不同的区域时，其应力强度因子的变化情况不同；当裂纹相邻端距离较小时，裂纹远离端的应力强度因子较相邻端的应力强度因子值要大，表明裂纹将在远离端首先发生开裂；当裂纹间距较大时，两裂纹之间的影响较小。     

高强钢氢致裂纹及氢致脆化的研究

本工作采用了三点弯曲研究低合金高强钢氢致裂纹及氢致脆化的敏感性,用脆化度J_(ICOD)=(δCR-δCRH)/δCR作为氢致脆化的判据。高强钢三点弯曲试样断口的形态受应力强度因子K和氢量H的影响,随着K值增加和氢量减小,断口形态向IG→QC_(HE)→DR过渡。根据本研究工作的试验条件用声发射(AE)捕捉启裂点和监视裂纹的扩展是可行的。     

Ⅰ型裂纹尖端圆弧对应力强度因子的影响

应力强度因子表征了裂纹尖端奇异应力场的强度,它是研究裂纹扩展规律和带裂纹构件强度的基础。本文采用有限元法,对受均布荷载作用存在边缘Ｉ型裂纹的平面板进行了数值分析。研究了裂纹尖端圆弧对应力强度因子的影响,分别计算了具有不同裂尖圆弧 的Ｉ型裂纹的应力强度因子。采用应力法计算不同半径处的表观应力强度因子,插值到裂尖圆弧而得。根据计算结果,绘制KⅠ-r0曲线,利用最小二乘法拟合至尖裂纹（r0=0）即得理想尖裂纹的应力强度因子,与解析解相差仅0.7%。该曲线为带圆弧裂纹的应力强度因子测试和带圆弧裂纹构件强度计算提供了依据     

氢致开裂的TEM原位拉伸观察与研究

通过对颈充氢３１０不风薄膜在透射电镜（ＴＥＭ）下的原位拉伸观察，并和不含氢试样的结果相比较，研究了氢在韧－脆转变中的作用及氢致脆断机理，结果表明，氢使奥氏体不锈钢由韧变脆的根本原因是氢降低了微裂纹形核时的临界应力强度因子，从而抑制ＤＦＺ中纳米级微裂纹向空洞的转化。     

两条等长共线裂纹尖端塑性区扩展理论研究

采用Kachanov法基本思想求解2条等长共线裂纹相互作用下裂纹的应力强度因子,分别基于Mises屈服准则和D-P屈服准则推导了裂纹尖端塑性区半径的表达式,并求得裂纹相互作用下塑性区半径的扩大倍数,其值为2条裂纹相互作用下的应力强度因子与单裂纹状态下应力强度因子比值的平方。在此基础上,分析了裂纹间距对塑性区扩展的影响。研究发现,同一裂纹倾角下裂纹间距与裂纹长度比值越小,2条裂纹尖端的塑性区半径越大,裂纹尖端塑性区扩展速度越快,直至塑性区发生接触,且不同的裂纹倾角,裂纹尖端塑性区发生接触的条件不同。     

氢对表观屈服强度的影响——氢致滞后塑性变形的原因研究

应用光滑拉伸试样,弯曲试样以及预裂纹WQL型试样具有对广泛拉伸强度的多种低碳及低合金钢研究了电解充氧对表观屈服强度的影响,并对氢致滞后塑性变形进行了金相观察。结果表明:氢对光滑拉伸试样屈服强度的影响不明显。随钢种不同,充氢后屈服强度可能没有变化,也可能升高或降低,但其差值小于10％。对存在应力梯度的无裂纹弯曲试样以及预裂纹WOL试样,当钢的强度和进入的氢量超过临界值后氢能使表观屈服强度明显降低,从而引起氢致滞后塑性交形,最终导致氢致滞后裂纹的产生和扩展。随钢的强度升高,进入的氢量增加,氢致表观屈服强度下降也愈明显。另外,具有更大应力梯度和三向应力的裂纹试样,下降效应比无裂纹弯曲试样更为明显。氢致表观屈服强度下降作用是扩散控制过程,明显依赖变形速度和试验温度。另外,它具有可逆性,随着氢的逐渐消除,表观屈服应力也逐渐回到未充氢状态的数值。氢致表观屈服强度下降和原始变形量及是否存在加工硬化关系不大。根据上述实验事实,本文对屈服强度下降的原因作了探讨。     

基于有限元法的二维裂纹应力强度因子研究

基于有限元分析方法，对有限大平板中存在的中心穿透裂纹，分别用不同的方法分析其裂纹尖端应力、应变场分布，计算出裂纹尖端的应力强度因子．通过对求得的应力强度因子值与解析解的比较，表明用有限元方法计算应力强度因子具有相当高的精度，并且操作简便。     

氢致Ⅱ型裂纹扩展的位错理论

本文利用位错理论研究了Ⅱ型裂纹前方的位错塞积群和其附近形成的氢气团。并首次将氢气团看作弹性夹杂，采用合理的近似，求得了夹杂的本征应变和应力场，研究了氢气团与塞积群的交互作用，求得了塞积群的位错密度和应力强度固子，讨论了氢致开裂的物理过程和裂纹扩展速率。结果指出，氢气团促进裂纹尖端位错源开动，促进滞后塑性变形发生，提高塞积群顶端的位错密度和应力强度因子，促进该处微裂纹的形成和扩展。     

广义应力强度因子理论

本文用钝角裂纹模型提出一个“广义应力强度因子理论”（Ｋ１ｇ理论）。这一理论认为，任何裂纹尖端附近的应力强度因子是一个场参数，它将是一个多变量函数。Ｉｒｗｉｎ的应力强度因子 Ｋ１既然是一个常数，它将是广义应力强度因子Ｋ１ｇ的一种特殊情况。作为钝角裂纹模型的Ｋ１ｇ将在无限细的数学裂纹的尖点上退化为Ｋ１。广义应力强度因子的表达形式为风Ｋ１ｇ＝ηＫ１，其中η是一个多变量函数，它是一个对于Ｋ１；的修正系数。在数学裂纹尖点上有η＝１。当稍离开裂纹尖点或者实际裂纹具有某些宽度和微小的尖端曲率半径ρ０时，η系数将小于１，并对Ｋ１值进行修正。 广义应力强度因子理论将断裂力学准则与常规强度准则联系起来，并且建立了它们之间的关系。Ｋ１ｇ理论能够反映裂纹的缝宽参数和钝角尖端的曲率半径对于应力强度因子的影响，也能够反映裂纹尖端应力场中各点坐标参数对于应力强度因子的影响，因此有利于扩充应力强度因子理论的应用范围。     

核电厂应急计划区划分中严重事故准则应用方式研究

作为技术准则,核电厂应急计划区的划分需要考虑严重事故序列.在中国相关的国家标准和核安全导则中,提出了对"大多数严重事故序列"和"最严重事故序列"的剂量准则.在实际应用中,对"大多数严重事故序列"和"最严重事故序列"准则的含义存在不同理解.以WASH1400压水堆严重事故PWR1-PWR7的源项数据作为参考,使用MACCS程序对其中的每个源项的后果和全部源项的加权后果进行计算分析,并将这两种不同计算方法的结果对应急计划区大小的影响进行了比较.研究结果表明,严重事故谱后果的加权结果基本反映了单个事故后果的评价结果,并在一定程度上能够反映应急计划代价的考虑,即以严重事故完整事故谱的加权结果作为确定应急计划区大小的技术准则,能够更好地体现风险缓解和代价之间的权衡原则.     

液氢储存低温绝热技术研究进展

液氢储存具有单位体积储氢密度高、长距离输送成本低等优势。但液氢储存是将氢气冷却到-253℃进行液化后储存在绝热容器中,故对储存容器的低温绝热性能要求极高。本文围绕液氢储存被动绝热和主动绝热技术,通过文献调研的方式回顾了当前液氢储存低温绝热技术的研究进展,介绍了不同绝热技术的原理,比较了不同绝热技术的适用范围,分析了目前不同绝热技术中存在的瓶颈问题和不足之处,总结了各绝热技术未来的发展趋势。本文可为液氢储存低温绝热技术的发展提供参考。     

镁基储氢材料的研究进展

从镁基储氢材料体系入手,综述了该体系的研究情况及近期进展．对镁基储氢材料进行了合理的分类,将其分为单质镁储氢材料、镁基储氢合金和镁基储氢复合材料．并结合各类镁基储氢材料的国内外研究状况,指出要改善镁基储氢材料的储氢性能,必须走多元合金化的路线并在学习有关理论的基础上,采用优化合金成分与新的合成方法来进一步提高材料的储氢性能．     

镁基固态储氢材料研究进展

 镁基储氢材料具有储氢量高、镁资源丰富以及成本低廉等优点,被认为是极具应用前景的一类固态储氢材料。利用镁基储氢材料供氢主要有热分解放氢和水解产氢2种途径。MgH₂的热分解放氢焓值高（75 kJ/mol H₂）,造成其放氢温度较高、动力学差; MgH₂的水解过程中,由于常温水解产物Mg（OH）₂逐渐包裹在MgH₂表面,阻隔了MgH₂与水的接触,从而导致水解产氢效率较低。近年来,大量研究工作聚焦于改善MgH₂的热解/水解供氢性能及实际应用,已经取得了大量成果。针对目前国内外镁基固态储氢材料的研发,总结了材料/结构改性、反应条件对镁基储氢材料的热解/水解性能的影响,重点阐述了固态镁基储氢材料组成成分-微观结构-储放氢性能之间的关系,并对镁基储氢系统及实际应用场景进行了归纳。未来通过镁基固态储运氢技术的发展,将实现氢气的高安全、高效及大规模储运,助力中国氢能产业的发展。     

碳纳米管阵列储氢的分子动力学模拟

采用分子动力学方法,模拟了常温和不同压强下,氢在不同管径和管间距的单壁碳纳米管阵列(SWCNTA—S ingle-walled Carbon Nanotube Arrays)中的物理吸附过程.重点研究了压强、管径和管间距对SWCNTA(管内和管间隙)物理吸附储氢的影响.发现氢分子主要储存在SWCNTA的管壁附近,适当地增大管径和管间距可有效增加SWCNTA的物理吸附储氢量,使其在常温下具有较高的储氢能力,并给出了相应的理论解释.计算结果表明,在常温和中等压强下,SWCNTA的物理吸附总储氢量(重量百分比)可达4.2%,从而为同等条件下SWCNTA具有较高储氢能力的实验结果提供了直接的理论支持.     

Kinetics of the hydrogen absorption and desorption processes of hydrogen storage alloys: A review

High hydrogen absorption and desorption rates are two significant index parameters for the applications of hydrogen storage tanks.The analysis of the hydrogen absorption and desorption behavior using the isothermal kinetic models is an efficient way to investigate the kinetic mechanism.Multitudinous kinetic models have been developed to describe the kinetic process.However,these kinetic models were de-duced based on some assumptions and only appropriate for specific kinetic measurement methods and rate-controlling steps(RCSs),which sometimes lead to confusion during application.The kinetic analysis procedures using these kinetic models,as well as the key kinetic parameters,are unclear for many researchers who are unfamiliar with this field.These problems will prevent the kinetic models and their analysis methods from revealing the kinetic mechanism of hydrogen storage alloys.Thus,this review mainly focuses on the summarization of kinetic models based on different kinetic measurement methods and RCSs for the chemisorption,surface penetration,diffusion of hydrogen,nucleation and growth,and chemical reaction processes.The analysis procedures of kinetic experimental data are expounded,as well as the effects of temperature,hydrogen pressure,and particle radius.The applications of the kinetic models for different hydrogen storage alloys are also introduced.     

随钻中子伽马密度测井的双源距含氢指数校正方法

针对中子伽马密度测井中利用单探测器信息进行含氢指数校正计算密度结果的不稳定问题,开展双源距含氢指数校正方法研究;采用蒙特卡罗方法模拟热中子、伽马分布与密度和含氢指数的响应规律,建立热中子、俘获伽马以及氢俘获伽马计数比进行含氢指数校正的密度计算模型,对比不同粒子含氢指数校正效果以及井径、矿化度的影响。模拟结果表明:含氢指数校正后密度准确度明显改善;其中,热中子含氢指数校正后的密度精度和准确度最高,氢俘获校正密度准确度略高于俘获伽马,但其密度精度远小于热中子和俘获伽马。双源距含氢指数校正密度误差随着井径和地层水矿化度的增大而增大;其中,热中子校正受井径和矿化度影响最小,氢俘获和总俘获伽马校正方法受影响较大。研究结果为随钻测井准确计算中子伽马密度提供了校正方法。     

氢气复合器与点火器消氢效率与安全性

氢气点火器与氢气复合器是两种消除严重事故安全壳内氢气的设备。以火焰加速准则和燃爆转变准则为基础,利用GA SFLOW程序对影响氢气点火器与复合器的消氢效率和使用安全性的因素:水蒸气浓度和氢气释放速率,进行了研究。结果表明,水蒸气能够有效抑制氢气火焰加速和氢气从燃烧向爆炸的转变;在氢气释放速率较高的情况下,氢气复合器不能够快速有效地消除氢气;采取氢气复合器结合点火器的方式可以安全、有效地降低氢气燃烧带来的风险。     

中国氢能产业高质量发展前景

 中国氢能产业在新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情的影响下遇到了暂时困难,但随着疫情防控形势的好转而迎来新的发展机遇。通过回顾2020年中国各地出台的氢能发展政策,分析得出：政策重点主要集中于交通领域,包括氢燃料电池车技术研发、关键设备制造和加氢站建设等,而轨道交通则是未来氢燃料电池技术的发展重点之一;氢能冶金属于新的氢能产业应用领域,许多冶金企业与氢冶金先进国家进行了示范项目合作,这些示范项目的快速推进将有助于实现中国钢铁行业革命性的绿色化转型;绿氢煤化工、绿氢贸易、民用液氢等也将是氢能产业未来发展的重要方向。建议中国明确国家发展战略、积极拓展氢能技术创新领域,以打造高质量氢能产业为抓手,助推中国能源革命和产业转型升级,并在氢能全球化过程中发挥引领作用。     

氢在Ni(410)台阶面的吸附研究

应用嵌入原子模型(EAM)研究了氢在Ni(410)面的吸附和解离.首先计算单个氢原子在Ni(410)面上的吸附能Ead,吸附键长RH-Ni及吸附高度H0,发现氢在Ni(410)面上有3种相对稳定的吸附位:台面上的赝式四重洞位H1和H2位、台阶底部棱上的LB位和台阶一边棱位B.与低指数面Ni(001)相比,明显增加了台阶棱上的B位以及台阶底部棱上的LB位,相应洞位的吸附性也有增强.说明氢在Ni(410)表面的吸附性受到台阶的影响,从而台阶附近的吸附位增多且吸附性增强;然后计算了H2在Ni(410)表面解离吸附时的活化势垒Ea、吸附能Qad,氢-镍之间键长RH-Ni,构建了解离吸附等势面,计算结果表明台阶处是氢吸附和解离的活跃部位.