膨胀石墨的制备与表征

为研究膨胀石墨制备过程中添加剂和过程参数对其性能的影响,采用化学氧化插层法制备膨胀石墨,通过改变插层剂、氧化剂用量及反应温度、反应时间、干燥时间相关参数优化膨胀石墨的制备工艺.结果表明：石墨（g）、浓硫酸（mL）、高锰酸钾（g）用量比10：30：1、反应温度50 ℃、反应时间90 min、干燥时间24 h的条件下,制得的可膨胀石墨膨胀体积最大,为260 mL/g.采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对产物的组成和结构进行分析表征,结果显示膨胀石墨的结晶度高、晶粒大、排列规整、缺陷较少.     

地球膨胀运动的参数算法与膨胀阶段划分

讨论了地球膨胀阶段的地球表面积、体积、半径等参数的改变量计算方法,对如何根据实际资料求取地球膨胀的数值等技术手段作出说明,列出相关计算公式。根据以往的研究成果对地球膨胀阶段划分提出了新的认识,认为地球的膨胀可划分为:表面积扩充阶段、体积扩充阶段、岩浆外溢量持续增大阶段、岩浆外溢量持续减小阶段、地球收缩阶段等。地球的膨胀过程既不是半径一概增大的过程,也非单调减小的过程,而是一种受周期性函数作用力控制,地球半径在“增加—减小—增加—减小”的循环往复中逐渐增长。     

膨胀管膨胀参数优化和膨胀模拟

为了使膨胀管的膨胀过程顺利进行,研究了膨胀锥锥角、膨胀锥与膨胀管之间的摩擦因数等参数对壁厚减薄量、轴向长度收缩量和膨胀力的影响,并优化了膨胀参数.在参数优化的基础上,利用ANSYS有限元分析软件对X52膨胀管的实际膨胀过程进行了模拟,结果表明:膨胀管膨胀后壁厚变薄,轴向长度收缩;轴向和环向的残余应力较大,其他方向的残余应力较小;膨胀力随着膨胀过程的进行呈现一定的变化规律.通过试验结果和模拟结果的比较,验证了模拟的合理性.     

可膨胀管膨胀过程三维有限元数值模拟

为合理设计膨胀工具及制订膨胀工艺,采用三维弹塑性接触问题有限单元法,建立了实体可膨胀管膨胀过程的三维非线性接触问题有限元分析模型.通过对所建模型的求解,对可膨胀管膨胀过程中膨胀变形力、套管膨胀后的残余应力及轴向位移、膨胀工具模角的关系进行了深入细致的研究,找出了膨胀管与膨胀工具在不同的接触条件、可膨胀管在不同的内径膨胀率及不同的壁厚条件下,各参数之间相互制约的变化规律.通过实验测得的膨胀变形力与用本模型求得的结果符合得很好,相对误差仅为0.65%,完全可以满足实际工程的要求.     

金字塔型波纹薄壁管抗撞性分析和优化

 为提高薄壁结构吸能元件的抗撞性能,在传统的光滑圆柱壳表面添加金字塔型波纹。基于显式有限元技术, 应用LS-DYNA软件对这种新型的金字塔型波纹薄壁管进行抗撞性分析。采用Fibonacci搜索方法搜索该波纹管的正多边形截面的最佳边数,以波纹的高度和倾角为设计变量,以结构的吸能为优化目标建立优化模型。采用响应面法拟合目标函数,进行优化设计。半径为40mm的波纹管算例的优化结果表明,金字塔型波纹管在截面为正十一边形、波纹高度为80mm、金字塔形波纹的顶点到中心轴的距离为38.92mm时吸能最大,吸能能力比光滑表面的圆截面结构提高31.88%。新提出的波纹结构可用于实际吸能元件的设计,并为进一步研究奠定基础。     

膨胀管分离装置设计参数的敏感性分析

采用ANSYS/LY-DYNA对膨胀管分离装置的爆炸分离过程进行仿真分析. 针对影响分离装置分离性能的主要设计参数建立有限元模型,对分离性能进行预示和分析,获取炸药索装药量、削弱槽处的厚度、削弱槽倒圆半径、分离板厚度、分离板韧性、扁平管硬度和填充物硬度等相关设计参数对分离装置性能的影响. 结果表明：炸药索装药量和分离板厚度对分离性能影响较大.     

涡旋式压缩-膨胀复合机的能量转换效率

涡旋型线的齿端修正对涡旋机械的性能有着重要影响.本文采用两段圆弧修正的方法对涡旋式压缩-膨胀复合机的涡盘进行齿端型线修正.用能量转换效率作为评价指标,研究了不同负载和不同进气压力条件下复合机膨胀过程的性能.试验结果表明,型线修正后能有效增加复合机中心腔的吸气容积,提高复合机的主轴轴功率及能量转换效率,为进一步的结构优化设计提供了依据.     

膨胀温度对膨胀石墨孔结构的影响

研究膨胀石墨孔结构的变化规律、探索有效调节孔结构的方法,以提高膨胀石墨的吸附性能.以50～60目的天然鳞片石墨为原料,以K_2Cr_2O_7、HNO_3、HClO_4和CH_3COOH为氧化插层剂,制备出可膨胀石墨;将可膨胀石墨在300～900℃下加热,制备出不同膨胀体积的膨胀石墨.通过SEM和N_2吸脱附研究了膨胀温度对膨胀石墨孔结构的影响.结果表明:随着膨胀温度的升高,膨胀石墨的膨胀体积增大;在膨胀石墨表面的孔由呈V型开裂向卷曲开裂转化;膨胀石墨内部小孔的含量逐渐增多,而且孔容和比表面积均增大,二者与膨胀体积几乎呈线性关系;在膨胀温度小于800℃下,膨胀石墨的平均孔径均为3. 93 nm,而在900℃时,平均孔径减少为2. 46 nm.     

基于膨胀和腐蚀的迭代优化算法

有效地优化膨胀和腐蚀操作是目前数学形态学领域中广泛研究但尚未彻底解决的问题之一.提出一种优化的膨胀和腐蚀算法,对于任意简单连接的结构元素,通过引入4个概念定义其边界,并且提出一个辅助算法检测这4种边界.在此基础上,得到3个迭代公式,将膨胀和腐蚀重定义为迭代计算,改进后的优化算法时间复杂度为O(n3).此外,因为不用进行结构元素的分解,优化算法适合在线应用.仿真结果表明,在相同参数情况下,新算法的性能优于Yang等提出的算法.     

一种高起始膨胀温度及高膨胀性能可膨胀石墨的制备

可膨胀石墨作为典型的物理膨胀阻燃剂具有瞬间膨胀力强、无滴落、短时间内将火熄灭等优点.为了合成高膨胀性能,较高起始膨胀温度的可膨胀石墨,实验考察了KMnO4用量、H2SO4浓度及其用量、反应温度等因素对可膨胀石墨的起始膨胀温度及膨胀容积的影响.根据L9(34)正交实验结果筛选出了制备高起始膨胀温度及高膨胀性能的可膨胀石墨...     

波形钢腹板钢管混凝土梁有限元分析及参数研究

提出新型组合结构——波形钢腹板钢管混凝土梁三维有限元计算方法.应用ANSYS程序对试验梁进行了双重非线性有限元分析,计算结果与试验结果吻合较好.应用有限元方法,以波形钢腹板厚度、弦管壁厚以及管内混凝土等级为参数对其对受力性能和极限承载力的影响进行了分析.结果表明,对于以上弦管局部屈曲为特征的A梁,若要提高其承载力,应增加上弦管的壁厚;而对于极限承载力受下弦管受拉屈服控制的B、C梁,则要增大下弦管的壁厚.上下弦管是否采用钢管混凝土对梁的受力性能与极限承载力有显著的影响.然而,管内混凝土的等级对梁的极限承载力影响很小.波形钢腹板应具有足够的厚度以避免其局部屈曲破坏.在保证这一板厚的前提下,波形板厚度对梁的承载力影响并不大,承载力计算中可以忽略其对梁的抗弯能力的贡献.     

基于MATLAB对菲涅耳圆孔衍射的模拟

MATLAB软件具有强大的计算和可视化功能,可以较为精确地模拟光学实验的结果,使复杂、抽象的光学现象变得具体、直观。基于MATLAB编程,模拟了菲涅耳圆孔衍射的光强分布。结果表明:衍射花样由一系列明暗相间的同心圆环组成,衍射花样结构(亮暗环数目及排列顺序)由观察屏中心点所对应的半波带数k决定。k相同,则衍射亮暗环的半径由圆孔半径唯一决定。无论k为奇数或偶数,圆孔衍射花样的中心光斑半径均符合夫琅和费圆孔衍射的爱里斑半径公式。     

Chaotic Motion of Corrugated Circular Plates

Large deflection theory of thin anisotropic circular plates was used to analyze the bifurcation behavior and chaotic phenomena of a corrugated thin circular plate with combined transverse periodic excitation and an in-plane static boundary load. The nonlinear dynamic equation for the corrugated plate was derived by employing Galerkin's technique. The critical conditions for occurrence of the homoclinic and subharmonic bifurcations as well as chaos were studied theoretically using the Melnikov function method. The chaotic motion was also simulated numerically using Maple, with the Poincaré map and phase curve used to evaluate when chaotic motion appears. The results indicate some chaotic motion in the corrugated plate. The method is directly applicable to chaotic analysis of an isotropic circular plate.     

人字形密肋式折板筒壳的静力性能分析

混凝土密肋式折板壳是密肋楼盖和折板结构的杂交体。以这种结构中的人字形筒壳作为研究对象,采用有限元方法进行了大量算例分析,详细讨论了波跨比、短筒壳的矢跨比、横隔刚度和边梁刚度等因素对结构静力性能的影响。分析表明,结构的受力性能类似于柱面筒壳。波跨比不宜大于1．5;对于短筒壳,网格数一定时,矢跨比对挠度和内力的影响较小,建议矢跨比不宜低于1／6;矢高较大时,横隔刚度对结构整体刚度的改善作用不大,边梁刚度对结构挠度和内力影响较大,建议边梁的截面高度按跨度的1／18—1／12。该结论可为类似工程应用提供参考。     

具有环形平板封头加筋圆柱壳的强度分析

讨论一类特殊工程结构——具有环形平板封头加筋圆柱壳的强度问题.利用解析法导出均布荷重、内缘分布力与外缘分布弯矩同时作用时环形板的弯曲公式;使用迁移矩阵法求解承受均布压力、边缘分布弯矩及分布力作用下的加筋圆柱壳.利用边缘处变形协调条件建立方程组,解出各有关状态变量.在此基础上进行了大量的数值分析,得出了一些可供工程设计参考的结论.     

换热管固有频率计算方法

采用有限元分析软件ANSYS计算某管壳式换热器的换热管的固有频率,将其计算结果与采用相关标准(GB 151-1999和TEMA)和经验公式(Macdaff-Felga法)计算得到的固有频率结果进行分析比较.结果表明,采用有限元法计算得到的固有频率与采用GB 151-1999标准以及Macdaff-Felga法的计算结果保持一致,采用TEMA标准计算的固有频率结果小于采用其他几种方法计算的结果.另外,有限元法的计算结果显示,折流板的一阶频率在管子的一阶频率和二阶频率之间.     

钢管混凝土柱侧向承载力的计算

钢管混凝土柱以其良好的结构性能越来越广泛的应用于高层建筑中。高层建筑往往需要承受较大的水平荷载作用,这就需要对柱的侧向承载力进行计算。提出了适用于圆形和方形两种截面形式的钢管混凝土柱侧向承载力的计算方法,并与相应的试验结果进行了对比,发现计算结果和试验结果二者符合较好,说明该方法具有较高的准确性,可以应用于实际的工程计算中。     

空心高斯光束通过圆孔形硬边光阑的传输特性

通过把圆孔光阑函数展开为复高斯函数的方法,推导出了空心高斯光束（HGBs）通过圆孔光阑的传输近似解析公式,并对空心高斯光束通过圆孔形硬边光阑的传输特性进行了研究,分析了不同半径下的光阑对输出光束的影响。分析结果表明,衍射特性与空心高斯光束的阶数、光阑半径等因素有关。     

外压作用下圆柱壳的塑性初始后屈曲

本文基于塑性流动理论,利用 Hutchinson 的塑性初始后屈曲方法,研究了无缺陷圆柱壳在均匀外压作用下的弹塑性后屈曲性态.壳体材料为任意幂次强化模型.计算结果表明,对于直径厚度比 D/t<40的一类壳体,必须要考虑塑性变形,而且由此表现出来的后屈曲性态和弹性情况完全不同,它存在有压力极限值,对几何缺陷的敏感比较显著.     

绳驱单关节柔性手指的优化设计

为提高柔性手指的驱动性能,结合可3D打印成型的柔性材料与拉线驱动技术,设计单关节的绳驱动柔性手指结构。通过SolidWorks建模与ANSYS有限元仿真对比波纹状与锯齿状柔性手指外形结构的变形特性,对锯齿状柔性手指做了薄壁化设计,在薄壁结构的基础上引入单侧部分填充的空腔构型,分析不同填充比例对手指性能的影响。研究结果表明:优化后的、内部填充1/3的锯齿状柔性手指结构弯曲时所需绳索驱动力相对较小,同时可以保证内部应力分布均匀,能够在允许的变形范围内模拟手指的弯曲动作。