最大主应力与形状改变比能对断裂的影响

分析了裂纹尖端附近的形状改变能密度场和主应力场，结合试验数据研究了最大拉应力与形状改变比能对脆性断裂及断裂方向的影响。认为复合型裂纹的脆性开裂方向主要受形状改变比能的影响，开裂方向靠近形状改变比能取最小的方位，而此处的最大拉应力是影响裂纹开裂的主要因素。     

分形裂纹的断裂参数

基于分形几何学,推导了含Ⅰ型分形单裂纹的无限大平板在单向受拉时的临界开裂应力、断裂韧性、裂纹扩展力和断裂能的理论公式.以标准Koch分形曲线构造裂纹的边界,并由分形区域周长与面积的关系推导出平板的弹性应变能.利用Griffith断裂准则得到材料开裂的临界应力,并在此基础上给出了断裂韧性、裂纹扩展力以及断裂能的表达式,从而将G判据推广到分形裂纹情形,并对其进行数值计算以分析各参数的影响.结果表明:材料的断裂韧性与裂纹长度呈反向关系;裂纹的量测尺度将影响断裂韧性与分形维数的关系;裂纹越粗糙、长度越长,材料的断裂能越大.文中还证明了裂纹扩展的非光滑性.     

线弹簧模型柔度与裂纹开裂角之间的关系

利用Ｒｉｃｅ和Ｌｅｖｙ提出的决定裂纹开裂角的线弹簧模型，根据最大能量释放率理论，建立断裂力学中线弹簧模型柔度与复合型裂纹开裂角之间的关系，分析讨论了开裂角对柔度变化的影响。通过柔度变化，可确定含有裂纹的构件在复杂荷载作用下的裂纹起裂方向。     

平面复合型疲劳裂纹扩展问题

本文要解决的是平面复合型疲劳裂纹扩展方向以及疲劳寿命的预测问题。主要内容如下: 1.提出“等双剪应力线上δθmax平面复合型裂纹开裂判据”。与其它判据相比较;本判据所预测的裂纹开裂方向更接近于疲劳裂纹扩展试验的结果。2.文中指出:是Z形裂纹的分支方向,而不是其主裂纹方向,在Z形裂纹的KⅠ,KⅡ值中起着支配性的作用。接着提出二个计算Z形裂纹应力强度因子的近似方法。3.为预测复合型疲劳裂纹扩展的寿命,文中提出了一个新的裂纹扩展速率表达式,即折合张应力强度因子指数公式。此式所预测的寿命较接近于实验值。最后,还讨论了应用主应力强度因子K*,应变能释放率G,应变能密度因子S,预测复合型疲劳裂纹扩展的寿命问题。     

叠层板基体开裂分析的三维半解析有限元法

提出了叠层板基体开裂分析的一种三维半解析有限元方法,该方法能方便地应用于各种形状的基体裂纹问题,且具有精度好,效率高的优点。对于裂纹扩展问题,提出了一种高效的半解析矩阵摄动法。在实例分析中,验证了该方法的精度,同时分析了具体的基体开裂问题。     

裂纹顶端塑性区内方向应变能的裂纹扩展准则

在应用断裂力学和塑性力学对裂纹顶端的分析基础上,提出了裂纹顶端塑性区内方向应变能的概念,并建立了基于此概念上的裂纹扩展准则,引入裂纹顶端临界扩展本征区概念,消除了应变能积分中的奇异性.与其它裂纹扩展准则的比较结果表明,在此基础上建立的裂纹扩展准则是合理可行的.     

沥青混合料黏弹性裂纹扩展

采用Schapery提出的局部衰坏区模型,推导了沥青混合料宏观裂缝稳定扩展阶段开裂速率的简单力学表达式.首先利用裂纹扩展3个基本方程控制裂缝在沥青混合料中的扩展行为,再采用修正Burgers力学模型来准确模拟沥青混合料黏弹性能,通过对黏弹性张开位移和断裂能判据的合理简化,推导出了沥青混合料宏观裂纹稳定扩展的瞬时开裂速率与应力强度因子的关系.然后利用推导出的裂纹扩展速率公式预测了沥青砂浆板拉伸开裂速率,并与试验结果对比.结果显示:理论预测的沥青砂浆开裂速率与试验实测值在裂缝稳定扩展阶段吻合较好;沥青混合料的断裂行为具有时间相关性,其开裂速率随裂缝长度的增加或者应力水平的提高而增大.     

脆性材料斜裂纹断裂与损伤耦合分析

对单向拉伸的斜裂纹,应用西多霍夫损伤模型和断裂力学耦合分析方法,推导出脆性材料斜裂纹损伤区与断裂区的边界方程,确定了脆性材料斜裂纹初始损伤区和断裂区的径向尺寸.提出了裂尖断裂区内径向应变能的概念,并建立了基于此概念上的裂纹扩展准则,即裂尖断裂区内径向最小应变能(RMSE)判据,从而确定了脆性材料斜裂纹在断裂区边界上的开裂角.最后确定了不同裂纹倾角起裂点的坐标.     

复合型疲劳的一些实验特性

本文提出:复合型疲劳的开裂角与一次断裂的开裂角有性质上的不同,而个仅在表面上,尤其是有些裂纹状态,当K_(11)=0时(即纯Ⅰ型),疲劳裂纹并不沿着原裂纹方向扩展;相反地,有些裂纹状态,当K_(11)≠0时(即复合型),疲劳裂纹却沿着原裂纹方向扩展。其次是复合型的裂纹扩展速率da/dN与纯Ⅰ型的da/dN,其规律性也不一致。     

附加应力场和滤失作用下页岩水力压裂开裂机理

为了研究含有天然微裂隙和层理的页岩储层在压裂液产生的滤失和附加应力场共同作用下的开裂机理,采用复变函数保角变换方法修正了传统附加应力场解析解,基于最大拉应力强度理论,通过解析分析比较储层基质、天然裂隙和层理的复杂应力状态及相应的强度,得出水力压裂主裂纹遇天然裂隙或层理后的开裂机理和扩展方向.基于莫尔强度理论分析讨论被裂纹穿过后的储层次裂纹形成机理.结果表明:水力压裂主裂纹尖端拉应力集中,发生张性破坏;被主裂纹穿过的天然裂隙或层理在附加应力场和压裂液产生的滤失作用下发生剪切破坏,形成滑动次裂纹;附加应力场增大裂纹附近的最小地应力、降低裂纹附近的最大地应力,不利于储层次裂纹的形成;降低排量、增加压裂作用时间,提高裂纹附近储层孔隙压力,降低有效应力,可促进储层次裂纹的形成.     

岩石能量特征与其细观结构的关联性

 岩石的细观结构影响其受载过程中的能量行为。从岩石基元平均强度、均质度和细观特征尺度等3种细观特征入手,研究了其对特征能量参数和能量特征指数的影响规律。结果表明:(1)基元平均强度越大,相同应力比下的输入能量密度和积聚弹性能密度呈非线性增长;峰后所需耗散能密度变化不大,约为500～2000J/m³;弹性能转化率变小;岩样能量特征指数呈指数型增长。(2)随着均质度的升高,峰前输入能量密度和积聚弹性能密度都呈线性增长;峰后破坏所需耗散能降低;越来越多的能量转化为弹性能积聚在岩石内;能量特征指数线性增大。(3)细观特征尺度越大,外界输入能量和积聚弹性能都增大,但幅度不同;峰后破坏所需耗散能越大;弹性能转化比例越低;当细观特征尺度小于1mm时,能量特征指数大幅减小,而当其大于1mm时,变化不大。     

计及高比例可再生能源的配网系统储能多场景优化配置

为解决传统方法中可再生能源出力波动大、可再生能源和储能利用效率不高等问题,提出一种计及高比例可再生能源的配网系统储能多场景优化配置方法。通过在配网系统电源侧接入储能,定义配网系统储能配置场景,采用一阶低通滤波,结合波动率期望值确定方法,将低通滤波时间常数作为储能容量配置的关键参数,计算能源发电波动场景储能目标输出功率。采用上下限约束法,计算负荷储能释能场景储能目标输出功率。结合配网系统运行成本,构建储能多场景优化配置模型,求解储能最优功率和容量最优解,获得储能最优配置方案。实验结果表明,所提方法减少了风电出力和光伏出力的最大波动量、最大波动率,可再生能源出力更加平稳,减少了弃风率和弃光率,增加了储能出力,提高了可再生能源和储能利用效率。     

中国能源博弈世界能源——解读BP世界能源统计

通过BP世界能源统计（BP Statistical Review of World Energy June 2010）数据,对全球常规能源状况及常规能源发展带动的新能源发展做出分析和比较。结果表明：一是全球常规能源探明储量在增加,可增加相比消耗的增长是缓慢的;二是常规能源输运是全球重要而繁重的输运;三是全球能源处于从常规能源到新能源过渡的转型期,新能源发展迅猛,目前虽然不能和常规能源相比,但未来将超过常规能源。世界能源处于一场新的革命阶段,关注世界能源状况和发展,建构中国能源与世界能源的种种关系极为重要,国家应充分认清世界能源的客观现实,为这一场革命做好准备。     

节理千枚岩能量传递与动力学特性

采用SHPB装置研究不同节理倾角千枚岩在同一冲击速度下的能量传递规律和强度衰减特征，分析干燥与饱和状态下节理千枚岩的动力学特性.结果表明:节理倾角0°时强度最大，60°时强度最小，饱和状态下千枚岩峰值动强度降低，延性增强；千枚岩的反射能显著大于透射能，且随着节理倾角变化，两者增长变化规律相反；饱和状态下反射能和透射能达到稳定阶段出现时间滞后现象；随着节理倾角的增大，千枚岩反射能比先增后减，透射能比、耗散能比则变化相反，倾角60°时反射能比最大，透射能比、耗散能比最小；随着节理倾角的增长，千枚岩破坏耗能与峰值强度均呈U型分布.     

河南沙区农田能效率研究

根据河南省砂土不同生态类型区的划分选取八个县乡有代表性的十个自然村进行农田能效率的研究,结果表明:河南省砂区农田生态系统投能的共同特征是有机能投入为主,无机能投入为辅,有机能与无机能相结合的农田生态系统。农田能量投入产出的特点是以农业内部能量转化为主,外部能量为辅的半封闭式能量投入产出系统。农田能量投入产出关系呈Logistic曲线。产出能总量与有机和无机能投均呈显著正相关,但与二者之比均呈负相关,当有机与无机能之比为1:1.1时,农田产出能最高,有机与无机能之比为1:1.63时,农田能效率最高     

节能利能与可再生能源

当今科技迅猛发展，能源在工业生产与民用生活中消耗量日益增大。我国的不尽合理的产业结构导致能源利用率很低，单位产值能耗是发达国家的3－4倍，能源平均利用率只有30％左右，提高能源利用率和有是当前的紧迫任务。我国常规能源资源相对不足，人均战胜量仅为世界平均水平的一半，能源供需矛盾十分突出，按目前开采能力和探明储量计算，我国煤炭可开采作用150年，而石油仅20－30年，所以当今必须重视研究能源发展的新思路和模式，开发可再生能源势在必行。未来的世纪，新能源和可再生能源将逐步发展并最终成为主要能源。     

路由算法在均衡物联网传感器节点能耗分析中的应用研究

传统路由算法只采用指定节点或路径实现数据转发,设定阈值的减少使簇头数量降低,能耗急剧升高,导致能量的非均衡消耗。为此,将一种新的路由算法应用于均衡物联网传感器节点能耗分析中。对传感器节点能耗进行研究,求出节点剩余能量。通过阈值得到本块候选簇头集合,把剩余能量较其他节点多,或者和本块中心之间距离较短的节点看作簇头节点。建立路由选择计算公式,按照前向路由节点剩余能量获取数据发送过程中簇间多跳路由。面向能耗均衡对路由进行更新,把传感器节点剩余能量划分成10个能量等级,按照网格能量等级确定等待时间,完成对簇首节点的更新处理,以保证节点能耗均衡性。实验结果表明,所提路由算法簇首节点选择合理,将其应用于均衡物联网传感器节点能耗的分析中,节点能耗较其他算法更加均衡性。     

浅析物体系的势能

势能是物理学中的基本概念,本文将势能的两种定义法称为两种势能观。重点说明新势能观关于物体系势能的定义与计算,按新势能观,物体系可以是一个或多个物体。物体系的势能通常可以看作是内势能与外势能的总和。我国多数物理教材中所定义的物体系的势能,只相当于新势能观中的内势能。     

基于超材料局域场增强效应的能量转换超表面设计研究

设计了一种能将电磁能转化为局域温度场的超材料结构。超材料的局域电场增强效应可以产生强电场并激发电磁能-热能转换。电磁波能量通过无线方式耦合到超材料表面,因此可以实现无线能量的收集。实验表明,合理的结构设计可以有效地把空间电池波以热能的形式局域于空间有限体积内。在7 W的入射电磁波下,局域温度场增强达到的最高温度为201℃。通过与热电材料Bi2Te3组合设计出了将电磁波能量转化为电能的能量收集装置。7 W电磁波照射下实验测量单个结构单元的输出电压为高达 27 mV。     

基于设备的石化能效监测方法研究

根据国内石化行业生产过程中在能效监测上的现状,建立了能效监测体系架构,并根据该体系架构提出了基于设备的能效监测方法.利用该方法对石化行业中换热器、机泵设备建立了能效计算模型,并给出了每种设备在能效参数上的求解方法,通过对能源消耗的实时监测明确了能源消耗的去向,实现了能源的精细化管理,为后续能效评估打下了基础.