基于DCM模型与同步辐射CT的煤直接液化残渣物理结构表征

利用多能量同步辐射CT与数据约束模型(DCM)对煤直接液化残渣样品物理结构进行了可视化表征。对残渣样品组分X射线吸收特性进行了分析。分别在14keV、16keV、20keV的X射线能量下获得三组残渣样品的CT实验数据并进行了重构。研究发现,基于DCM方法可区分残渣样品CT图像中未转化的煤基质与重油及沥青类物质,而重油与沥青类物质不可相互区分。DCM计算结果表明残渣中未转化的煤基质与重油及沥青类物质交错分布,黄铁矿呈聚集状态分布,样品中部分区域可见弥散分布的含铁催化剂颗粒。     

池州长江大跨度公路斜拉桥极限承载力分析

池州长江公路大桥为主跨828 m的双塔非对称混合梁斜拉桥。文章根据通车前荷载实验数据建立该桥的基准有限元模型,在此基础上,基于极值点失稳概念,从初始平衡构型出发进行极限承载力分析;研究几何非线性、材料非线性以及不同活载分布对桥梁极限承载力的影响;分析在不同活载分布下桥梁结构的失效路径。结果表明：大跨度斜拉桥的极限承载力取决于各构件的材料非线性行为,并且由斜拉索的材料非线性控制;同时考虑几何与材料双重非线性的极值点失稳概念计算得到的极限承载力更加符合实际。     

路面材料介电常数非均匀模型雷达电磁波模拟

针对实际路面材料颗粒的随机分布特点以及离散颗粒对电磁波的散射事实,建立了半空间路面雷达电磁波一维时域有限差分(1D-FDTD)方程,实现了沥青路面材料均匀和非均匀介电常数两种模型的空气耦合天线雷达电磁波正演模拟,并对以上两种模拟波与实测波形进行了对比分析.结果表明:路面材料的非均匀介电常数模型更加符合工程实际,为路面雷达进一步精确检测厚度及其他应用提供了新的方法.     

基于ABAQUS的碾压混凝土重力坝三维非线性静力分析

为更好地解决实际工程中重力坝坝体混凝土材料与坝基岩体应力应变的非线性关系,提出材料非线性有限元分析方法,用于计算坝体的应力.首先运用ABAQUS软件中专门设置的初始地应力平衡步骤对算例坝基地应力进行平衡,验证在重力坝应力分析中施加初始地应力的正确性和精确性;然后运用ABAQUS软件中的混凝土损伤塑性本构模型和扩展Drucker-Prager模型对重力坝进行非线性分析.通过对线性和非线性计算结果进行比较,发现应用非线性有限元法计算的重力坝应力和位移结果要比线性的小,证明有限元的非线性分析更加适用于实际坝体应力分布和位移研究.     

部分渗透格子玻尔兹曼流动及渗透率模拟计算

致密油储集岩的三维微观结构表征是一个跨越6个以上空间尺度(从纳米到米)的问题,较小尺度可达纳米级。现有的数字岩芯技术,对于该类储集岩的微观结构表征都存在一定的技术限制。因此需要使用数据约束模型(DCM)来对该类样品的微观结构进行表征。该模型可以在CT可解析尺度下预测出每个体素内各组分的体积比例分数,从而获得低于CT可解析尺度的小尺度结构信息。然而现有的格子玻尔兹曼模型难以在由DCM获得的部分孔隙体素中进行流动模拟,所以模拟结果也难以正确反映致密油的渗流特性。针对该问题,在常规的部分反弹格子玻尔兹曼模型中引入了一个定义在体素上的有效渗透系数,使得部分反弹格子玻尔兹曼模型可以对含有部分渗透体素的多孔介质进行流动模拟。文中首先利用数据约束模型(DCM)对砂岩和致密砂岩样品的微观结构进行了表征,得到了各组分在每个体素中的体积比例分数。然后利用得到的体积分数对每个体素的有效渗透系数进行了估计,并利用前面提到的改进模型对各个样品中流体的流动进行了模拟,得到了流体在各个样品中的流动速度分布。最后基于流动速度分布,对各样品的渗透率进行了计算和分析。该方法也适用于其他类型储集岩的流动模拟与分析。     

线性等式约束非线性最优化问题的一个新算法

有文献给出了一般等式约束非线性最优化问题的一种求解途径。在此基础上将线性等式约束非线性最优化问题转化为非线性最小二乘问题求解,提出了求解最优化问题的一种新思路。然后利用Gauss-Newton法求解非线性最小二乘问题,在求解过程中引入非精确的一维搜索,提高了计算的效率,加快了算法收敛的速度,从而找到了具有线性等式约束非线性最优化问题的一个新算法,算法具有很好的收敛性,收敛速度是二阶的。最后经过数值实验证明新算法与Matlab优化工具箱计算的结果一致,是可行的、有效的。     

三峡库区滑坡土体抗剪强度参数相关性构建的最优Copula函数

Copula函数是一种将联合分布函数与各自边缘分布函数连接在一起的函数,已经成功应用在多个领域.本文为了研究表征抗剪强度参数间相关性的二维Copula函数分布模型最优化识别,在收集的滑坡土体参数基础上,采用K-S检验法确定了抗剪强度参数的最优边缘分布模型,并利用最小平方欧式距离识别出表征抗剪强度参数间相关结构最优的Copula函数.结果表明:Copula函数是构造土体抗剪强度参数c、φ之间联合分布函数的一种有效方法;基于核密度参数估计值的Gaussian Copula函数具有更好地描述参数间相关性的能力,构造方法具有计算简单、适用范围广以及能更好地模拟原始参数间相关性等优点,建议优先采用.该方法应基于监测数据计算后进行Copula函数选择,为工程计算参数选取提供一种新的途径.     

线性等式约束非线性最优化问题的一个新算法

有文献给出了一般等式约束非线性最优化问题的一种求解途径。在此基础上将线性等式约束非线性最优化问题转化为非线性最小二乘问题求解，提出了求解最优化问题的一种新思路。然后利用Gauss-Newton法求解非线性最小二乘问题，在求解过程中引入非精确的一维搜索，提高了计算的效率，加快了算法收敛的速度，从而找到了具有线性等式约束非线性最优化问题的一个新算法，算法具有很好的收敛性，收敛速度是二阶的。最后经过数值实验证明新算法与Matlab优化工具箱计算的结果一致，是可行的、有效的。
     

基于多因素耦合影响的薄壁梁材料非线性分析

综合分析了薄壁梁受轴向拉压、弯曲、剪切、扭转和翘曲以及轴力二次效应等耦合效应,根据Von Mises屈服准则及Prandtl-Reuss增量关系,推导出理想及强化弹塑性材料薄壁梁单元的增量本构关系.应用虚功原理,建立了薄壁梁单元精确模型的弹塑性增量刚度矩阵,并用高斯(Gauss)积分数值分析方法求得了该刚度矩阵,实现了薄壁梁多因素耦合影响下的材料非线性分析.通过与实体模型的算例比较,进一步验证了模型,说明该模型在薄壁杆系结构计算分析中,具有实体或其他模型无法替代的优点.     

约束最优化问题的非线性无约束方法

总结了近年发展的对不等式约束最优化问题的非线性拉格朗日方法,讨论了零对偶间隙,最优化条件的收敛性以及精确非线性罚函数.     

X射线辐射对环氧树脂固化物介电性能和微观结构的影响研究

在不同时长和能量的X射线辐射下,对固化后环氧树脂电绝缘材料的介电性能和微观结构的变化情况进行研究。使用柱-柱电极、介电谱仪、高阻仪对辐射过的环氧树脂进行了击穿场强测试、介电常数测量、电阻率测量。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对辐射过后的环氧树脂进行了微观形貌测量,材料的结晶度、结晶尺寸测量。结果表明:X射线辐射对固化后的环氧树脂的介电性能、微观结构和外貌特征均有影响,环氧树脂的介电性能与其微观结构有着密切的关系。     

Direct ink writing of polycaprolactone/polyethylene oxide based 3D constructs

There has been increasing interest over recent years in the application of three-dimensional(3 D) printing technologies in the biomedical field. One such method is Direct Ink Writing(DIW); this approach has the potential advantage of allowing room-temperature deposition of materials, presented as an ink, to build complex architectures. DIW offers the ability to process biomaterials containing temperature-sensitive components. Due to the fabrication principles of DIW, there are specific rheological requirements that the ink must exhibit for the 3 D construction. For this reason, hydrogel-based liquid feed stocks have been the focal point of ink development. As a consequence, studies based on inks comprising hydrophobic biomaterials, which are insoluble in water and hence unsuited to the hydrogel approach, have been limited.In this study, we investigate novel inks that utilize polycaprolactone(PCL), a hydrophobic polymer, as the primary constituent by dissolving the polymer in solvent systems based on dichloromethane(DCM) and acetone(ACE). Moreover, polyethylene oxide(PEO) was incorporated into the PCL systems in order to extend the range of hydrophilicity of the systems. The rheological properties of the inks were investigated as a function of polymer composition and solvent system. Woodpile constructs of PCL and PCL/PEO were fabricated using DIW method and were assessed by a series of material characterisation. The type of solvent system had a noticeable impact on the ink rheology, which ultimately affected the surface properties. The incorporation of PEO particularly enhanced the roughness and wettability of the constructs. Our results support the use of DIW as a new means to process hydrophobic polymers for biomedical applications.     

多速率混合系统的符号化可达性分析

针对目前还没有专门的数据结构处理多速率混合系统的符号化可达性问题，定义了多速率区域来表示和处理多速率自动机的无穷状态空间，从而把多速率混合系统的符号化可达性分析等价地转化成多速率区域上的3种操作，即并操作、变量重赋值操作和控制状态上的时间流逝操作．从理论上证明了多速率区域在这3种操作上的封闭性，同时定义了矩阵数据结构不同上限矩阵（DCM），并用其存储多速率区域，这样就得到了一种专门处理多速率混合系统符号化可达性分析的数据结构．理论上证得，DCM可以大大降低可达性分析算法的复杂度．     

退火温度对Ag-MgF2 颗粒膜结构和内应力的影响

报道用电子薄膜应力分布测试仪测量退火温度对Ag-MgF2复合颗粒薄膜内应力的影响,结果表明,退火温度在400℃,薄膜平均应力最小,应力分布比较均匀.XRD分析表明,Ag-MgF2复合颗粒薄膜的内应力主要来自Ag晶粒的生长过程,当Ag的晶格常数接近块体时(400℃温度退火60分钟),Ag-MgF2薄膜内应力最小.     

多孔Fe–C–P合金泡孔形貌、孔隙率、显微组织及力学性能的研究

Open cell steel foams were successfully fabricated through the powder metallurgy route using urea granules as the water leachable space holder in the present study. The influence of different amounts of phosphorus (0, 0.5wt%, 1wt%, 2wt%, and 4wt%) was investigated on the cell morphology, porosity, microstructure of cell walls, and mechanical properties of steel foams. The cell morphology and microstructure of the cell walls were evaluated using an optical microscope equipped with image processing software and a scanning electron microscope equipped with an energy dispersive X-ray spectrometer. In addition, the compression tests were conducted on the steel foams using a universal testing machine. Based on microscopic images, the porous structure consists of spherical cells and irregularly shaped pores that are distributed in the cell walls. The results indicated that by increasing the phosphorus content, the porosity increases from 71.9% to 83.2%. The partially distributed ferrite and fine pearlite was observed in the microstructure of the cell walls, and α-Fe and Fe₃P eutectic extended between the boundaries of agglomerated iron particles. Furthermore, elastic and long saw-toothed plateau regions were observed before fracture in the compressional stress–strain curves. According to the results, by increasing the phosphorus content from 0 to 4wt%, the plateau region of the stress–strain curves shifts to the right and upward. Therefore, increasing phosphorus content causes improvement in the mechanical properties of steel foams.     

玻璃粉表面改性及其对水泥浆水化硬化作用

利用增钙、机械粉磨等手段对玻璃粉进行局部活化,采用SEM、XRD等测试方法研究了改性玻璃粉水泥浆水化产物和微观结构,并讨论了改性玻璃粉在水泥浆水化硬化过程的作用。研究表明:氧化钙的掺入提高了复合体系液相的碱度,从而加快了水泥水化反应生成更多水化产物;掺入氧化钙的玻璃粉水泥浆微观结构更为密实,28 d龄期时水化产物间的孔隙远远小于3 d,水化产物发育更好,硬化浆体的强度大幅提高。当CaO掺量过大(6%)时,生成过多的氢氧化钙晶体引起膨胀开裂,对玻璃粉水泥浆的强度发展产生不利影响。     

东营凹陷半深湖—深湖细粒沉积岩岩相类型及特征

通过岩心观察描述、薄片鉴定、X射线衍射分析、激光共聚焦显微镜分析等技术,以直观反映岩相间差异为原则,综合矿物成分、层理构造、有机质丰度、颜色以及其他混入物等因素,对东营凹陷沙三—沙四段半深湖—深湖细粒沉积岩进行岩相类型划分。结果表明:东营凹陷半深湖—深湖细粒沉积岩发育9种岩相类型,根据有机质含量对其中较发育的6种类型进一步细分为11个亚类;相对发育的富有机质纹层状灰岩、中有机质纹层状混合细粒岩、富有机质页状黏土岩、富有机质页状灰岩以及贫有机质块状混合细粒岩等5种岩相类型在宏观及微观特征、测井响应特征及发育环境等方面具有差异性;各岩相的平面分布特征反映了半深湖—深湖内部沉积环境的差异。     

太湖第四纪沉积区土体荷载响应的效应综合特征

土的微结构对土的力学行为机制起着至关重要的作用,对太湖第四纪沉积区典型软土进行单向压缩试验,利用扫描电子显微镜(SEM)所得的照片研究软土在不同固结压力条件下的微结构大小、形状、定向性等微结构参数,分析其变化规律.研究表明,随着固结压力的增加,结构单元体不断变大,集合体的形状在垂直于压力的方向变长,结构单元体的定向性有所提高但不显著;孔隙分布分维呈下降趋势并逐步稳定.采用电镜扫描仪(SEM)对在复杂应力路径作用下剪切前后的黏土样进行微观观察,并从剪切前后孔隙排列、孔隙形态、孔隙尺度变化特征3个方面分析宏观试验原状软黏土归一化抗剪强度各向异性的微观本质.阐述了淤泥类软土的微观结构对其工程性质的重要影响.从泥炭的微观结构分析入手研究了泥炭的性质及特点(包括含水性质、强度性质、固结及次固结性质).讨论了海积软土在固结、剪切作用下微观结构的变化,阐述了海积软土力学行为的本质.通过室内一维固结蠕变试验系统研究分析了次固结系数与固结压力、时间及压缩指数的关,揭示了太湖第四纪沉积区软土的次固结特性.利用扫描电镜试验( SEM)和X射线能谱仪对软黏土中常见的微量元素进行测定,计算其相对百分比并分析了该土的矿物成分和微观结构组成.实验结果表明,该黏土主要以高岭石、埃洛石(伊利石)、水云母(蒙脱石)为主(其中硅为其主要成分,局部的矿物组成有稍许不同).     

Zeta变换器的切换建模

针对Zeta变换器在建模过程中进行大量简化,使其模型描述不精确,或含有复杂的表达式,使得计算量大的问题,提出了一种同时适用于连续传导模式(CCM)和不连续传导模式(DCM)的切换建模方法。首先根据Zeta变换器的自身结构,推导了Zeta变换器的不同工作状态,并结合切换理论,分析了不同工作状态间的切换条件。其次,引入逻辑命题及等价转换原则,根据Zeta变换器的工作过程,将Zeta变换器在不同工作模态间的切换条件转换成约束不等式,从而建立Zeta变换器在CCM和DCM模式下的统一模型。最后,对运行在CCM、BCM(临界传导模式)和DCM模式的Zeta变换器进行了仿真实验,并与状态空间平均法及平均开关法进行了对比,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

金红石与针铁矿光催化材料结构与性能的关联

以TiCl4为钛源,针铁矿（α-FeOOH）为载体,采用水解沉淀法制备了金红石（TiO2）与α—FeOOH光催化材料．应用x射线衍射分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对样品的晶相组成、形貌、微结构进行了表征．结果表明,制备温度对样品的晶相组成、形貌、颗粒大小和结构有明显的影响．随着制备温度升高．样品中α-FeOOH相的含量逐渐减少并最终消失,而金红石相TiO2的含量逐渐增加并最终全部金红石相TiO2;样品的形貌由棒状变为管状;复合材料的结构实现负载型→复合型→溶蚀复合型转变．应用紫外和模拟可见光谱对样品光性能进行了测试．样品对可见光的吸收得到了增强．在室温下以甲基橙为降解对象,分别在紫外光和模拟可见光照射下对样品光催化活性进行了评估．复合型和溶蚀复合型结构样品的活性均得到了不同程度的提高,而负载型结构样品的活性没有明显变化：在紫外及可见光照射下,样品对甲基橙的光催化降解效果较好,溶蚀复合型结构样品的活性最高．这说明样品的性能与结构有良好的关联性．