不同边界条件薄壁截锥壳的高阶振动特性研究

采用传递矩阵法研究了不同边界条件下薄壁截锥壳的高阶振动特性.基于Love壳体理论建立薄壁截锥壳振动微分方程,根据薄壁截锥壳子段间的状态向量,通过传递矩阵法得出整体传递矩阵,并用高精度的精细积分法计算固有频率,通过文献和有限元法进行验证,并分析了薄壁截锥壳在不同边界条件下的高阶振动特性.结果表明,不同边界条件下,采用传递矩阵法计算高阶固有频率与有限元法的计算结果基本一致.当轴向半波数增加时,频率明显增大;随着周向波数的增加,频率先减小后增大.固支-固支和简支-简支边界下在m=1和n=7处得到最小频率,固支-自由边界下在m=1和n=6处得到最小频率,三种边界下最小频率值分别为400.1、325.6和226.1 Hz;边界条件约束越多,最低阶固有频率越大.     

多壳层Cr2O3空心球用作高性能锂离子电池负极材料

采用硬模板方法,以碳微球为模板,通过调控铬盐前驱体在模板上的吸附时间以及碳球模板的尺寸,来控制铬金属前驱体在碳球模板上的吸附量及嵌入深度,煅烧制备得到单、双、三、四以及五壳层Cr_2O_3空心球.合成的多壳层Cr_2O_3空心球尺寸均匀、纯度高、结晶性好.将Cr_2O_3多壳层空心球用作锂离子电池负极材料,相对于Cr_2O_3纳米颗粒其电池性能取得了显著的提升,具体表现在比容量更高,循环稳定性更好,且大电流放电能力更出色.其优异的性能主要得益于多壳层空心结构较大的比表面积、较短的离子/电子传输距离,且其内部空腔能起到缓冲由于锂离子反复嵌入引起的结构应力以及电极体积膨胀的作用.值得注意的是,四壳层Cr_2O_3空心球由于具有最佳的空腔体积占有率,其锂电性能最为突出,在100次循环后,比容量仍然高达1031.2 mAh/g,是目前商业石墨负极材料的3倍,有望用作新一代高性能锂离子电池负极材料.     

核壳结构锰掺杂ZIF67纳米复合材料的溶剂热法合成及其超电容特性研究

利用溶剂热法可控制备出了具有核壳结构的锰掺杂ZIF67纳米复合材料(Mn-ZIF67),通过扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了其微观形貌和元素组成,利用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)分析了样品的物相组成以及元素价态.电化学测试结果表明Mn-ZIF67拥有优异的超电容特性和循环稳定性,在1A·g~(-1)的电流密度下的比电容可达257F·g~(-1),是ZIF67比电容的十几倍,并且在10000圈的充放电后仍保持着95.3%的比容量.卓越的电化学性能归因于二维的片状结构可以缩短离子的传输路径,并且提供了更多的活性位点,有利于电荷的快速转移.     

高效光能转换新媒介:中空多壳层结构材料

光能的捕获和利用为环境、能源和医学等多个领域的发展提供了广阔的前景.为了实现高效的光能转换,对作为媒介的光功能材料的设计至关重要.作为一种新兴的多级微纳材料,中空多壳层结构(hollow multi-shelled structures, HoMSs)材料在光能转换领域中具有诸多优势,其高效的光捕获能力、增强的光生电荷分离能力和灵活可调的壳壁组成等结构特性都能够有效提高材料对光能的转换效率.本文从HoMSs光功能材料在光能转换过程中的优势出发,总结了其在光催化、太阳能电池和光致发光等光能转换领域中的应用研究进展,并对该领域的发展趋势进行了展望.     

动力学模态分解方法重构及预测流场误差分析

利用动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)方法可以实现非定常流场的分解、重构和预测,但该方法重构和预测流场的误差需要给出定量分析.鉴于此,提出了定量描述动力学模态分解重构和预测流场的误差分析方法,以雷诺数Re=80的圆柱绕流二维流场数值模拟结果为例,研究了非线性流动和周期性流场重构和预测误差的动态变化情况.结果表明:依据能量大小确定的模态反映了流场的主要相干结构;低频、低增长/衰减率和大尺度的相干结构能量占比大,对流场的影响较大;DMD方法可以准确重构非线性和周期性变化流场,重构的误差小于10-10,预测流场的误差较重构流场出现跳跃增大现象;DMD方法预测非线性变化流场的误差在样本时间区间内较小(小于10-3),超出样本区间误差的发展急剧增大,变化情况依赖于数据样本;预测周期性流场的误差稳定在10-4左右.     

南岭亚高山泥炭地现代有壳变形虫环境指示意义的初步研究——以湖南省大坪泥炭地为例

南岭亚高山泥炭湿地在维持华南亚热地区生态系统和区域水平衡中起关键作用,但在这一区域的古环境定量重建工作还未有系统展开.有壳变形虫是古环境定量重建的有效代用指标.本文以南岭西部的湖南大坪泥炭为例,选取23个样品点,初步开展了该地区现代有壳变形虫的种类组成变化鉴定工作,通过多元统计分析发现,水位埋深(water-table depth, WTD)是影响本地区有壳变形虫种类组成变化的最主要环境因子,这一结果与国外其他地区的研究结果相一致.据此,利用国际上广泛使用的生物-环境因子转换函数模型,初步构建了本研究区域现代泥炭湿地有壳变形虫-水位埋深转换函数关系.研究结果表明,所有转换函数预测的水位埋深与实测水位埋深都呈一定的相关性,但受制于本次采样面积小、鉴定样本量较少和水位环境梯度较窄的条件下,转换函数的预测性能还比较差.此次工作可为将来系统开展华南亚热带地区高山泥炭湿地的古水文定量重建工作奠定宝贵的基础数据.     

游泳馆钢-木混合结构的体系选型和关键设计问题

崇明游泳馆采用钢?胶合木混合网壳结构。通过对胶合木力学特性和游泳馆结构静力的分析，计算屋面网壳结构钢和胶合木的合理应用范围。讨论了钢夹板木结构连接节点刚度对结构整体刚度的影响，并通过节点试验得到了节点的实际刚度。参考《空间网格结构技术规程》中关于网壳结构的稳定性分析和极限承载力的计算方法，考虑木材的材质缺陷和无塑性发展能力，钢?木混合网壳结构的弹塑性极限承载力安全系数建议取4.2。     

P3HT∶Ag@C复合膜的制备及其光学性能

采用一步水热法制备了用于聚合物太阳能电池受体材料的核壳结构碳银复合材料(Ag@C),并以聚3-己基噻吩(P3HT)为给体材料,旋涂制备P3HT∶Ag@C复合膜。通过场发射扫描电子显微镜、热重分析仪、透射电子显微镜及电化学工作站,对Ag@C的形貌、热稳定性和能级结构进行表征分析,并用荧光分析仪和紫外分光光度计对复合膜的光学性能进行表征分析。结果表明,Ag@C具有良好的热稳定性且与P3HT能级相匹配,满足作为聚合物太阳能电池受体材料要求;与纯P3HT薄膜相比,复合膜发生荧光猝灭现象,光生激子在复合膜界面处可得到有效分离;光谱吸收范围变宽,增强了对太阳光的吸收。     

桐壳纤维的表面偶联活化改性研究

通过白油——桐壳纤维填充体系的小试实验,模拟了桐壳纤维在不同偶联剂表面改性处理后,与聚烯烃类树脂的共混填充过程。通过实验,为桐壳纤维作为聚烯烃类树脂填料的研究提供了基础数据,降低改性试验成本,为工业生产提供一定的理论依据。     

2014年云南民族大学获得国家自然科学基金资助项目

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