材料物性的多尺度关联与数值模拟

本文首先对材料计算与设计中的多层次、多尺度关联的基本问题及相关的数学方法作一扼要的评述。然后介绍我与崔俊芝院士及国内外其他学者针对复相材料结构与工程中重要问题。建立和发展的均匀化方法和多尺度渐近分析方法，重点介绍其基本思想，主要结果，存在的问题以及在材料与工程中的应用。最后简要介绍材料物性多尺度关联与算法研究中的一些热点，难点问题。并提出一些初步的设想。     

裂尖前方纳米尺度的微结构及原子象研究

用STM研究了石墨表面微裂纹前方纳米尺度的微结构的特征 .结果表明 ,STM的针尖和样品之间的互作用力能引起空位团的产生和迁移 ,从而导致裂纹扩展 .在加载条件下 ,用AFM研究了云母加载裂尖的微结构和原子排列 .发现云母表面加载裂尖前方存在一个约 1 0nm宽的高畸变区 ,它被一个约 1 1 0nm的异常弹性区所包围 .另外还观察到 ,在高畸变区中存在有许多小空位片 .     

页岩气藏多重介质流体跨尺度传质表征方法研究

页岩气藏多尺度孔隙介质发育、非均质性强,不同尺度介质流体运移机制复杂,明确多重介质流体跨尺度传质表征方法的适用范围对开展页岩气藏数值模拟研究具有重要意义.本文基于体积压裂改造页岩气藏储层多尺度介质分布特征及多尺度介质气体运移特性,以储层不同区域微小单元体为研究对象,分别建立离散介质、拟稳态窜流双重介质、瞬态窜流双重介质表征单元体模型,对比分析不同储层条件和裂缝参数时离散介质模型与不同窜流模式双重介质表征单元体模型内流体产量变化规律,得到页岩气藏多重介质流体跨尺度传质表征方法适用范围.研究结果表明:生产早期不同窜流模式对窜流量影响较大,多重介质渗透率相差越大,生产早期不同窜流模式得到的窜流量相差越大,窜流量差异持续时间越长;采用瞬态窜流或拟稳态窜流双重介质模型可以较为准确地描述干酪根有机质-无机基岩之间流体跨尺度传质规律;无机基岩-次生缝网流体跨尺度运移规律需要采用离散介质模型进行描述.离散缝网耦合干酪根-无机基岩双重介质模型可以比较精确描述体积改造页岩气藏流体运移规律,该模型对开展页岩气藏数值模拟器研究具有重要的理论意义.     

窄深型河湾多尺度紊流拟序结构动力稳定与自适应特征研究

一定尺度范围的紊流涡体会主导河流形态的发展,塑造出某一特定弯曲度的河段,这种涡体称之为＂弯道造床涡体＂;弯道造床涡体与弯道相互协调关系则表现为＂河流的自适应特征＂.在以上两个概念的基础上,本文以自然界U型河湾为背景,从理论上分析了常曲率河湾紊流拟序涡体结构的稳定与自适应特征.参照流体力学相关理论,将紊流拟序涡体结构看作一种扰动,计算了不同弯曲度情况下,河湾拟序涡体的扰动增长率和扰动波数响应范围;研究了不同尺度紊流结构对河湾参数的响应情况,解释了河湾得以保持的可能动力机理,为进一步研究河湾蠕动提供了理论基础.     

考虑尺度效应的微平板声振耦合特性研究

长宽厚均处于微米级的微平板结构广泛存在于微机电系统(MEMS)中,开展其声振耦合特性研究对于MEMS在声激励下的稳定性研究以及微型声传感器的性能研究具有重要意义.针对声压激励下的四边简支微平板结构,基于Cosserat理论与Hamilton变分原理建立了考虑尺度效应的结构声振耦合理论模型,并结合流固耦合条件求解了声振耦合系统控制方程.基于理论模型开展数值计算,系统研究了尺度效应对微平板结构声振耦合性能的影响,具体讨论了不同尺度效应下板厚度、板长宽等关键系统参数对微平板声振耦合特性的影响,为MEMS中微平板结构的工程优化设计提供了理论参考.     

海杂波频谱的多重分形特性分析

本文主要研究海杂波频谱的多重分形特性并分析其影响因素．首先介绍了将多重分形理论引入到海杂波频谱分析中的理论基础,然后,采用X波段与S波段相参雷达实测数据验证海杂波频谱的多重分形特性,并采用多重分形去趋势起伏分析（MF-DFA）法对海杂波频谱进行多重分形特性分析、分析结果表明海杂波频谱是一种受长程相关性和概率分布共同影响的多重分形序列,并且频域多重分形参数广义Hurst指数对海杂波单元与目标单元具有一定的区分能力．此外．通过分析广义Hurst指数的影响因素还发现FFT时所采用的时间序列长度对广义Hurst指数影响相对较大,而FFT点数对其影响相对较小．     

遥感信息质量提升的源端方法及其地学-光电参量关联物理基础

遥感信息质量提升是高分辨率遥感定量化发展的基础和追求目标.本文提出了一种从成像系统源端提升遥感信息质量的新方法,实现了地学-光电参量的相互转换,通过连续调整成像传感器光电参量使得地物观测影像误差最小化,即提升遥感信息质量.具体是通过外场定标实验获得的影像DN值,利用地物L的校正模型DN=kL+g,调整光电参量使得真实拟...     

关联规则算法优化研究与实现

本文主要针对Apriori算法采用最小支持度和最小信任度阈值来发现知识,而没有考虑交易中数量问题的不足,提出一种快速的基于频繁模式树FP-tree的最大频繁项目集挖掘算法.该算法不需要产生频繁项集,而且只需要扫描事务数据库D一次,从而提高了算法的执行效率.该方法结合大量的实际项目数据进行关联规则挖掘测试发现,不仅能较好地分析非稠密数据,也能处理现实世界中稠密数据. 结果 表明该优化算法可显著降低关联规则挖掘在数据挖掘工作中的时间开销.     

高校科技投入与产出的关联模型研究

针对高校科技产出的特点与存在的问题,在分析过去10年高校科技投入和产出的数据的基础上,建立了高校科技投入和产出的多个关联模型,对于分析高校科技投入产出关系,提升高校科技投入产出效率,提供了决策支持。     

页岩气多尺度复杂流动机理与模型研究

页岩气储层纳微米孔隙、裂缝结构复杂,存在多尺度流动,气体的流动规律不同于常规气藏.本文对多孔介质内气体流动进行了研究,利用努森数划分不同尺度下气体流态,阐明了不同区域的流动机理和流动特征;综合考虑达西渗流、滑移扩散效应、井筒附近高速非达西效应等多重非线性效应,建立了页岩气储层多尺度统一流动模型.引入页岩气储层基质-压裂缝耦合两区模型,建立了页岩气储层压裂井定压条件下的两区压力分布和产能预测方程,并结合生产实例进行了参数敏感性分析.结果表明:随着滑移扩散系数、分形系数、压裂半径的增大,页岩气井产能增加,且增加幅度减小;考虑高速非达西效应较不考虑高速非达西效应时,页岩储层产能偏低,且高速非达西效应的影响小于滑移扩散对产能的影响.该模型为体积压裂页岩气产能预测及开发指标优化提供了理论依据.     

气体膨胀液体的纳米尺度的表征——气体膨胀液体的理论模拟-实验协同研究新进展

气体膨胀液体是一类新的环境友好溶剂,通过调节气体的压力,可预先设计气体膨胀液体的诸多性质,从而使它们的溶剂强度及传输性质等特性介于常规液体和超临界流体之间。一方面,相对于超临界流体过程。气体膨胀液体具有更为宽广的应用范围,且操作条件较为温和;另一方面,目前在传统工业过程中,正在尝试选择气体膨胀液体取代有机溶剂,以减少环境污染。本文简要介绍了气体膨胀液体的定义、溶剂特性、在化学研究各个领域的潜在应用,以及利用模拟计算-实验协同研究手段进行有关气体膨胀液体性质表征方面的最新研究进展。     

日本论文与全球主要国家专利家族之间的关联研究

正在2018年12月发布的《日本科研能力现状和问题》报告中,日本科技政策研究所(NISTEP)剖析了日本论文与全球主要国家专利家族之间的关联情况。1)专利家族数量:日本在2001—2003及2011—2013两个时间段的专利家族(对至少三个国家进行专利申请)数量排名全球第一。但随着韩国和中国份额的增加,日本在"信息通信技术","电气工程"领域的份额有所降低。2)引用论文的专利家族数量和被专利家族引用的论文数量:日本引用论文的专利家     

面向航空协同制造的工业互联网架构研究与应用

当前新一代信息技术与制造业的深度融合,正驱动着传统制造业的数字化、智能化转型发展及业务模式的深刻变革.航空装备研制过程具有跨时空域、跨产业链、跨多主体高效协同的典型特征,是一项复杂的系统工程,构建面向航空复杂装备协同制造的工业互联网平台,既是满足当前航空复杂装备高效研制的必要手段,也是以新模式驱动航空制造数字化转型的重...     

PE80燃气管道热熔焊缝SCG过程的蠕变断裂参量研究

本文采用双边切口拉伸试样（DENT）对PE80熔焊接头和管材进行慢速裂纹扩展（SCG）实验,得到了加栽点位移时间曲线。实验结果表明,熔焊接头的SCG抗力明显小于管材,随着应力水平的增加,蠕变柔量变大。利用全切口蠕变实验（FNCT）结果求得了银纹的断裂时间,和对应于银纹断裂时间的裂纹扩展步长,再现了裂纹扩展的历史。从细观的银纹损伤角度出发采用了一种直观的描述SCG本质的力学参量对熔焊接头的裂纹尖端蠕变损伤进行评价,其值的大小表征了材料蠕变损伤的程度,也表征了裂纹的扩展情况。     

基于增强协同与减少耗散的对流传热强化理论研究

对流传热具有守恒、协同和耗散三大特性,揭示其内在联系与基本规律对发展对流传热强化理论意义重大.本文基于能量和动量传输的本构和守恒关系,全面审视对流传热的多场协同与不可逆耗散机制,分析流体传热、耗功及惯性协同角之间的相互关系,提出反映对流传热不可逆耗散的热效率和?效率,探索基于增强协同与减少耗散的对流传热强化理论.基于此,提出一种V型复合肋槽强化传热管并进行湍流换热计算模拟.研究发现:与光滑圆管相比,在管壁形成V型复合肋槽可减小强化管的传热和惯性平均协同角,热效率和?效率分别超过92%和34%,性能和效能评价系数分别为1.22～1.69和0.53～1.07.     

泛昔洛韦与十二烷基苯磺酸钠对盐水中黄铜的协同缓蚀效应研究

采用失重法、极化曲线法、交流阻抗法研究泛昔洛韦与十二烷基苯磺酸钠（SDBS）对黄铜在3．0％NaCl介质中的缓蚀作用。结果表明：当泛昔洛韦浓度为0．40g／L、SDBS浓度为0．35g／L时,其复配缓蚀效率达到93．5％。泛昔洛韦和SDBS对黄铜的缓蚀机理分析表明,泛昔洛韦在铜舍金表面通过物理与化学吸附共同作用形成保护膜,与SDBS发挥了极好的协同作用,阻碍Cl^-对铜的侵蚀,实现了对铜的高效保护。     

基于TPM和RCM协同关系的CMMS系统的研究与应用

本文在理解全员生产维护TPM和以可靠性为中心的维护RCM两种维护策略的内涵的基础上，对比两者的优缺点，分析TPM和RCM的协同维护关系，并构建了基于TPM／RCM协同关系的计算机化维修管理系统（CMMS），该系统能将RCM分析过程和TPM现场执行情况同设备资产信息紧密结合，从而达到动态地根据设备现状改变维修策略的目的。最后应用于企业实践。     

MgH2-V体系H原子的扩散与吸附性能研究

基于MgH₂-5at%V机械合金化检测到VH_0.81/MgH₂相界的实验结果, 采用第一原理赝势平面波方法, 研究了MgH₂-V体系H原子的扩散与吸附性能. 结果显示: V合金化MgH₂形成VH/MgH₂相界, 靠近VH相区域的H原子形成的空位比未合金化时稳定, 而靠近MgH₂相区域的H原子形成的空位则不及未合金化时稳定; V合金化后, MgH₂-V体系中H原子在扩散过程中最大迁移屏障能较未合金化时减少, 即MgH₂-V体系较MgH₂相而言, H原子在其中更容易扩散; 对VH相而言, 容易形成V空位; 与H替代VH相中V原子相比, H原子更易以间隙位存在; 对于H原子通过VH/MgH₂相界的迁移, 以H原子占据VH相中的V空位时, 最为有利, 其次是H原子占据间隙位, 再次是H原子替代V原子位; 对VH不同表面吸附H而言, 物理吸附比化学吸附更容易发生, 与靠近MgH₂相区域表面吸附H比较, 靠近VH相区域表面H更容易被吸附.     

不稳定平台晃动测量与修正方法研究

不稳定平台晃动的测量与修正是工程实践中的一个难题,直接影响着安装于其上的仪器设备的测量精度.本文提出了一种基于摄像测量原理的不稳定平台晃动测量与修正方法,以机动经纬仪为研究对象,利用外置基准确定其基座平台的水平指北状态,通过位姿估计的方法实时解算基座平台测量状态相对水平指北状态的姿态晃动量,进而修正经纬仪观测误差.研制了机动经纬仪基座平台晃动测量与修正系统,并通过实验验证了系统对经纬仪观测角的修正精度,结果表明:1)系统姿态测量灵敏度不大于3″;2)系统修正误差随晃动幅度的增大而增大,且晃动幅度小于13′条件下,系统修正误差不大于16″.     

喷油量自动测量装置的研究

基于ATmega128单片机和差动变压器式（LVDT）位移传感器,运用位移法的工作原理,设计了高精度柱塞油缸量油系统。在设计之前,对柱塞油缸进行了精度分析。并在喷油泵试验台上进行了对比试验,结果表明该测量系统精确、可靠。