梯度功能复合路面设计原理与实现方法

路面是道路工程的主体结构,由多个结构层和功能层组成,它应同时满足车辆荷载、水、温度作用下的耐久性、行车安全性与舒适性要求.然而,目前沥青路面的结构寿命和服役性能远未达到人们对路面长寿命和高性能的期望.其原因不仅仅是材料因素与施工质量问题,还在于现有设计理论与指标体系尚不能满足长寿命路面设计的需要,路面材料-结构-工艺一体化的设计原则也未得到有效贯彻.由于设计年限较短,现有路面材料的力学性能与疲劳寿命很容易满足设计年限内重复荷载作用的要求.随着路面长寿命设计目标的提升,构建新的路面设计理论体系也成为关键性科学问题.因此,为探究路面结构的变革和发展,本文首先从沥青路面的结构性破坏特征出发,探讨了路面开裂类型及其产生的细观机制,明确了路面材料组成特性和层状结构界面状态对开裂控制的作用原理;其次,在总结分析路面弹性层状理论体系的基础上,提出了梯度功能复合路面设计理论与方法,并推荐了梯度功能复合路面的结构组合和设计流程;进而提出采用高性能功能复合材料,并通过弱化或消除界面效应的层间处治技术来实现梯度功能复合路面;最后,结合梯度功能结构设计理念在桥面铺装工程的实践,探索了梯度功能复合路面设计与施工...     

功能梯度材料(FGM)温度应力的实验研究

用云纹干涉法测定了FGM试件和双材料试件在温度载荷作用下的变形位移场 ,给出了温度应力沿界面层上的分布曲线 ,讨论了梯度界面对温度应力特别是对界面层端部区域应力集中的影响 .实验结果表明 :与双材料试件相比 ,FGM试件中的梯度层有效地缓释了界面端部区域的应力集中 ,改善了界面应力的分布 ,减缓了界面区域的变形与应变并还将实验结果与有限元数值计数结果进行了比较     

功能梯度材料研究的现状和前景

科学技术的发展,对材料的要求变得越来越高.最近几年,很多科学家己将注意力集中到对功能梯度材料（FG）的研究和探索.作者在功能梯度材料概念提出者之一的乎井敏雄教授实验室工作了两年多.在本文中将对功能梯应材料研究的现状和前景作一总结和展望.     

皮米尺度电子显微学对功能材料功能性起源的探索

功能材料功能性起源于场和局域对称性.物质科学中局域对称性由晶格、电荷、轨道和自旋4个自由度来描述.认识和利用对称性破缺下原子最近邻、次近邻结构扭曲所带来的丰富物性,要求我们在皮米尺度掌握物质的精细结构.本文将晶格自由度分为多面体的膨胀收缩、多面体的弯曲旋转和阳离子偏离平衡位置这3种情况,评述了皮米尺度电子显微方法对功能...     

基于第一性原理计算的低维功能材料分子设计

低维材料具有高比表面积以及独特的物理化学特性,是未来能源、信息等技术领域的重要研究内容,但如何实现特定结构和功能是其实际应用的基础.分子是保持化学结构和特性的最小单元,从分子基元出发,可以实现低维材料结构预测以及功能导向的理论设计.本文综述了低维功能材料理论设计方面的研究进展,结合分子设计策略和第一性原理电子结构计算方法,针对特定结构和性能开展理论设计,预测了复杂二维单质晶体结构以及一系列低维新型光催化材料和自旋电子学材料,并揭示了低维材料功能和分子基元物性之间的对应关系,总结和展望了低维功能材料分子设计的优势与挑战.     

基于Haar小波的多尺度分析量子电路

小波分析在信号分析、图像处理等领域有着重要应用.通过分解蝴蝶矩阵和条件逆全混洗(perfectshuffle)转置矩阵独立实现了基于Haar小波多尺度分析的完整的量子电路.其中蝴蝶矩阵的分解和矩阵I_(2t)⊕W⊕I_(2n-2t-2)的电路实现是关键.提出了一种简单的方法来生成这种电路.通过结合Fijany和Williams的想法,条件转置矩阵的电路也可以用类似的方法实现.     

中国陆地生态系统服务功能的时空变化分析

自Westman(1977年)和Ehrlich(1982年)分别提出"自然的服务"和"生态系统服务功能"概念以来,如何对其进行科学的价值核算和应用就成为该领域研究的热点.在对相关研究成果进行综述的基础上,我们提出了3点科学假设:陆地生态系统既提供正向的服务功能,也提供负向的服务功能;陆地生态系统服务功能的变化不仅体现在生态系统类型的数量或面积上,还应反映出其质量或品质的变化;陆地生态系统服务功能的价值应该从存量和增量两个方面来衡量.因此,本文在收集了中国1999～2008年土地利用和基于GIMMS遥感影像的NDVI数据基础上,计算和分析了近10年内中国陆地生态系统服务功能价值的时空变化,并得出了一些有意义的结论.首先从时间变化来看,中国陆地生态系统服务功能总价值存量从1999年的6.82万亿元减少到2008年的6.57万亿元;其中正价值减少了2401.7亿元,负价值增加了88.5亿元;减少的价值主要体现在水分调节、土壤形成和废物循环功能上;从其总价值的增量来看,2000年中国陆地生态系统服务功能价值净增43.1亿元,2008年则变为负增长,为?1.3亿元.其次从空间角度来看,中国陆地生态系统服务功能的供给主要集中在东北部和南部地区,且近10年空间变化并不显著;人类活动影响下山西和甘肃生态服务功能价值的亏损较为严重,陕西盈利较为明显;而单位面积陆地生态系统所提供的服务功能强度则是中、东部地区较高,西部地区较低,且近10年空间变化较为显著.最后讨论了导致中国陆地生态系统服务功能时空变化的原因,希望对未来中国陆地生态系统的管理提供一些建议.     

FluxExplorer:一个通用的基于化学计量矩阵的代谢网络建模和分析平台

近年来基于化学计量矩阵的生物代谢网络分析在系统生物学研究领域备受关注. 为该领域的研究者开发更加方便和友好的硅上模拟平台已成为一项重要工作. 这种平台应提供图形化的操作方式, 整合强大的分析模块, 帮助生物学研究者更深入地理解代谢系统的特性和行为. 基于这种需求, 我们开发了一个免费共享的计算机模拟平台FluxExplorer. 它整合了多种基于化学计量矩阵的分析方法, 如流平衡分析 (flux balance analysis, FBA)等. 这些分析方法可对代谢网络的各种特性进行全面而深入的刻画. 在该平台上, 用户只需通过简单的图形化建模过程, 就能直观构建并分析自己的目标网络. 同时, 该平台能自动地查找模型中不符合建模规则的结点, 以便用户修改. 此外, 该平台支持系统生物学建模语言 (systems biology markup language, SBML). 利用该平台成功地构建了哺乳动物线粒体的代谢网络, 并得到了一些有生物学意义的模拟结果. 可以说, 该平台是一个分析功能强大且使用方便的代谢网络模拟工具.