Progress and prospect for high temperature single-phased magnetic ferroelectrics

Magnetic ferroelectrics are one of the most important functional materials. The present bottleneck limiting applications of them is lacking of high-temperature single-phased ferromagnetic-ferroelectric multiferroics with strong magnetoelectric coupling effect. Here, those progresses of the mechanism for coexistence of ferroelectric and magnetic order, experimental and theoretical studies on single-phased magnetic ferroelectrics, and the relationship between magnetic structure and crystal symmetry are summarized. With examples of BiFeO3, BiMnO3 and Bi2FeCrO6, the difficulties encountered in this field are analyzed. At last, some prospects to develop high-temperature single-phased ferromagnetic-ferroelectric multiferroics are also presented.     

压电复合材料中垂直于极化方向具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题

利用复变函数方法,通过构造广义保角映射,研究了压电复合材料中垂直于极化方向具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题,给出了电不可渗透边界条件下裂纹尖端的场强度因子和机械应变能释放率的解析解.在极限情形下,该解析解可给出具有对称共线裂纹的圆形孔口,带单裂纹的圆形孔口和Griffith裂纹等构型的相应结果.基于该解析解,通过数值算例讨论了具有不对称共线裂纹圆形孔口的裂纹长度以及半径对机械应变能释放事的影响规律,得到一些重要结论.     

框架-复合剪力墙结构水平位移计算方法研究

框架-复合剪力墙结构是由剪切型框架和弯剪型密肋复合墙组成的双重抗侧力体系,复合墙的受力特点决定结构位移计算方法不同于一般框架-剪力墙结构。框架-复合墙体模型试验证明了结构的协同工作性能,在框架-剪力墙结构位移计算方法的基础上,引入密肋复合墙体的剪切变形,建立了框架-弯剪型复合墙结构在三种常见荷载形式下的水平位移方程,可视为框剪结构位移方程的广义表达形式。算例分析表明,框架-复合墙结构的剪切变形使总水平位移显著增加,且所占比例较大,位移计算必须计入剪切变形。将框架-复合墙结构与框剪结构进行比较,分析了两者在位移、刚度等主要力学性能方面的异同。研究成果为进行框架-复合墙结构抗震设计理论研究提供了基础。     

空气冲旋钻头牙齿失效分析与新材料实验研究

针对目前空气冲旋钻头钻进中牙齿频繁断裂、脱落以及磨损严重,导致破岩效率低、使用寿命短等问题,采用纳米改型技术,在硬质合金中掺杂纳米Al₂O₃制备出Al₂O₃/WC Co纳米/微米复合材料,对其性能、组织结构进行分析,对其耐磨性、耐冲击性进行实验研究,结果表明：加入3%的纳米Al₂O₃并添加适量的抑制剂和稀土元素能明显改善Al₂O₃/WC Co纳米/微米复合材料的组织结构、细化晶粒,复合材料的耐磨性和耐冲击性能得到大幅提高,较硬质合金YG8提高4～8倍。为大幅度提高钻头破岩效率,延长钻头使用寿命提供了可能性。     

非对称勾形磁场的三维优化设计与实现

根据坩埚内熔体对流的类型和分布区域,分析控制对流对勾形(cusp)磁场磁感应强度和磁场位形分布的要求,提出了磁场优化设计目标。采用有限元三维(3D)建模法对cusp磁场进行了建模,利用所建立的模型对比了对称结构和非对称结构对磁场位形分布的影响,分析了在非对称cusp磁场线圈横向层数一定的情况下磁场纵向层数、屏蔽体厚度、上下线圈间距对磁感应强度、磁场位形、磁场功率的影响,优化了磁场结构;根据优化的结构参数制造了磁场并进行了实验测试,结果表明非对称cusp磁场的位形分布与设计结果一致,从而验证了3D优化建模方法的有效性。     

金属基生物活性复合涂层的研究现状与展望

在生物活性涂层材料中，复合涂层的性能明显优于单一涂层，本文评述了国内外金属基生物活性复合涂层的制备方法与特点，以及其广阔的发展前景，认为具有热膨胀系数梯度、孔隙度梯度和生物活性梯度的梯度结构是最理想的复合涂层结构。     

泡沫沥青冷再生基层路面结构力学性能分析

通过ANSYS有限元法对泡沫沥青再生混合料用于不同路面结构的力学特性进行对比分析,得知泡沫沥青再生基层在不同路面结构组合下、在不同养生过程中的应力应变都有所不同.研究得出:泡沫沥青再生基层厚度不宜小于15 cm;泡沫沥青再生路面随着时间的推移,路面强度将不断增强;采用复合基层(柔性材料加半刚性材料)能明显增强路面的承载能力.     

复合材料圆筒的材料有效使用研究

复合材料在各种工程问题中得到了越来越广泛的应用，其中之一就是在纤维缠绕圆筒中的应用。该文根据复合材料圆筒结构静态刚强度和动态特性分析的理论模型，综合考虑其刚度和动态特性的要求，通过改变复合材料圆筒中材料的缠绕角、缠绕顺和采用Ｔ３００和Ｓ复合材料混要等形式来研究复合材料圆筒中材料的有效使用， 了基于厚度和角度优化和方式较为有效的结论。     

纬编双轴向多层衬纱织物增强防弹板防弹性能的研究

从实验研究的角度介绍了一种新型复合材料防弹板的制作工艺、弹击实验，并对实验现象和结果进行了分析和讨论。该防弹板由天津工业大学复合材料研究所最新研制成功的专利产品(纬编双轴向多层衬纱(MBWK)织物)作为增强材料(若干层)，经水乳性PU树脂涂覆热压后成型，该产品具有卓越的机械力学性能及抗冲击性能。从工艺特点和实验结果来看，这种增强结构在防弹领域有一定的产业化应用前景。     

核壳复合结构无机纳米材料发光性能研究

本文根据纳米量级核壳复合结构无机材料的发光性能的研究进展,从纳米材料的发展背景出发,首先提出纳米量子点与核壳型复合结构两个概念,然后分析两者结合得到的新兴复合材料的结构特性,着重总结了对该结构独特的发光现象的内在机理解释的合理性和局限性,并介绍了该领域中的主要模型对上述发光新现象的分析,特别强调界面态在内在机制中的重要性。     

L-MDI型纳米SiO_2聚氨酯复合材料的RIM工艺及力学性能研究

基于一步法制备了基于液化二苯基甲烷二异氰酸酯(L-MDI)的聚醚型纳米SiO2聚氨酯复合材料,研究了在机器浇注方式的情况下不同工艺对制品力学性能的影响.结果表明:可以用机器浇注方式获得性能更高的纳米SiO2/聚氨酯复合材料,较低的粘度有利于纳米粒子的分散,从而获得比加至粘度较高的多元醇组分力学性能更佳的复合物.当纳米SiO2的含量在2%时可以使复合材料的综合力学性能为最佳;纳米粒子经过表面处理后获得的制品力学性能比单纯用机械分散法获得的制品在撕裂强度上要大27.3%.当异氰酸酯指数为1时,制品的综合性能为最佳.     

层合易碎复合材料的设计与试验

提出一种新型易碎复合材料结构,单向连续纤维复合材料有纵向抗拉强度高而在横向易被撕裂的特点,把带有沿垂直纤维方向刻痕的单向板交错铺设制成层合板.研究了层合板在集中力作用下的力学行为及其在冲击载荷下的破坏形式,并采用有限元对其进行数值分析,有限元分析结果与实验结果吻合.     

波纹钢腹板梁的结构受力与设计分析

将桥梁上部结构中常见的混凝土腹板更新为波纹钢腹板,以达到减轻梁体自重和充分发挥各种材料性能优势的目的。在吸收国外成功工程实例的基础上,分析此新型钢-混凝土组合结构在弯曲、剪切、扭转作用下的受力特点,并针对应采取的结构设计方法进行探讨。建立波纹钢腹板梁模型、有限元分析和验证其应力与变形分布规律,为今后建造此类新型组合结构的桥梁提供理论基础。     

钛酸酯偶联剂表面改性煤矸石粉的研究

通过XRD与SEM研究了经钛酸酯偶联剂改性的煤矸石粉的表面性质、微观结构和改性粉体与HDPE的结合情况,通过力学性能实验分析了改性剂对煤矸石粉(CGP)填充高密度聚乙烯(HDPE)复合材料的影响。研究表明:改性后的CGP表面由亲水变成亲油;SEM照片显示改性后CGP与HDPE相容性好;力学性能测试表明改性粉体明显改善了复合材料的力学性能,当填充量为30%时弯曲强度提高了71.7%,拉伸强度提高了19.3%。文章还探讨了钛酸酯偶联剂改性煤矸石粉的机理。     

高地温地下工程支护混凝土研究现状及进展

在系统分析高温对混凝土水化硬化的影响机理以及高温对混凝土结构带来的温度应力、强度和耐久性问题的基础上,针对高地温地下支护混凝土的研究和应用,总结了高温对围岩与喷射混凝土黏结强度、力学性能的作用机制,随后分别对矿物掺合料、轻质骨料、纤维等外掺料在提高混凝土的隔热性以及增强、阻裂等方面进行了综述,结果表明:矿物掺合料可降低...     

巨-子组合结构减震控制研究

巨型结构具有很大的整体稳定性和很高的结构效能,其主、子结构各自的受力特点决定了主、子结构的形式、建材、抗震性能要求等可以不同。利用该特点,以钢(型钢)混凝土建造巨型结构的主结构,轻钢构建子结构,形成不同于现有巨型结构和超高层混合结构的真正结构意义上的组合结构。为克服该新型组合结构体系中轻钢子结构过大的荷载响应,在子结构柱下设置夹层橡胶隔震支座,由此构成了巨-子组合减震结构。不同于已有的巨型框架多功能减振结构,本研究的建材不同,也更具实际工程意义。对依据该思想设计的一座70层超高层住宅做了多方案对比计算分析,得出一系列可供工程设计借鉴的结论。     

复合材料构件气动载荷响应主动控制技术研究

飞机由于高频涡流的作用，局部复合材料构件承受面外脉动冲击载荷，产生累积疲劳损伤。本文采用１３型压电片粘贴在复合材料构件表面，测量构件在交变气动载荷下的应变，应用自适应振动前馈控制原理，施工加电压主动控制压电驱动器的变形，实现对复合材料构件的应用变驱动，     

索-钢/铝合金组合结构初始态确定及静力分析

索-钢/铝合金组合结构作为一种新颖的结构形式, 是由拉索和压杆(钢管/铝合金圆管)组成的自应力状态下的稳定自平衡体系, 体系中受拉连续, 受压不连续. 在给定结构几何外形和拓扑关系的基础上, 采用动力松弛法确定该体系的自应力初始态; 在自重及外部荷载作用下, 采用牛顿-拉弗森方法分析确定结构的静力性能. 为揭示此类结构的受力机理, 该体系中的压杆分别采用钢管和铝合金圆管, 对比分析两类组合结构在受力性能方面的异同. 数值算例表明了本方法的实用性和优越性, 为索-钢/铝合金组合结构在实际工程中的推广应用奠定了基础.     

钢桁架-混凝土板组合屋盖结构静力特性研究

详细介绍了一跨度为44m立体钢桁架-混凝土板组合楼盖的结构形式。采用基于壳单元和杆单元的有限元模型对组合空间桁架结构与普通钢桁架结构进行理论分析,对比得到了组合空间桁架结构的位移、轴力及混凝土板应力。介绍了组合空间桁架各杆件及上弦节点设计。研究表明。组合空间桁架上层混凝土板受压,应力分布比较均匀,可以充分发挥材料的强度,有效地节省材料;上弦杆轴力较普通钢桁架小的多;下弦杆轴力分布由支座向跨中逐渐增大;腹杆轴力分布由支座向跨中逐渐减小。     

自动扫查爬壁机器人系统及调整运动

高压容器的焊缝常存在边界未熔合、未焊透、裂纹等问题,一般利用超声波串列扫查方法对焊缝进行无损检测．介绍一种用于化工容器在役检测的新型超声串列自动扫查爬壁机器人,并着重阐述了其机械结构及位置调整运动控制算法．该爬壁机器人采用磁轮吸附小车的行走方式、利用磁带进行导航和光纤传感器检测机器人状态,具有结构紧凑、导航性能好、位置调整方法可行和定位精度高等特点．实验证明该机器人方案可行,效果良好．