基于环境等值线法的海上浮式风机长期极限响应预测

为保证海上浮式风机在复杂的风浪环境载荷作用下正常服役,需要评估海上浮式风机的长期极限响应。通过实测风浪的联合概率分布,利用基于逆一次可靠度法(IFORM)和逆二次可靠度法(ISORM)的环境等值线法获取环境工况组合,模拟风机短期响应并结合Gumbel极值分布计算风机长期极限响应,实现了对海上浮式风机50 a重现周期的极限响应预测。研究结果表明:风浪联合作用下,随着平均风速增大,平台纵荡运动、叶根面外弯矩和塔基前后弯矩出现了先增大后减少的趋势;随着有义波高增大,平台纵荡运动最大值和平均值、塔基前后弯矩最大值也随之增大;与基于IFORM的环境等值线法相比,基于ISORM的环境等值线法可以涵盖更多的环境工况组合,得到更大的浮式风机长期极限响应,进一步提高了风机结构设计安全性。     

小提琴共鸣箱振动特性的有限元仿真与实验研究

小提琴共鸣箱作为小提琴发声系统最为核心的部分,其振动状态对小提琴的声学特性起着重要作用.首先对提琴共鸣箱系统进行受力分析并建立其精确模型,然后通过有限元仿真,分析了不同结构参数的小提琴共鸣箱的振动模态及频率响应,并将其与文献中的实验结果进行比较.仿真结果表明,小提琴共鸣箱面板和背板的一些参数,如琴板厚薄、拱高、拱形变化、低音梁和音柱状况及接触刚度等,对共鸣箱振动特征影响大.最后设计了基于加速度传感器的振动测量系统和采用滑弦激励方法,对小提琴共鸣箱的振动特性和频率响应等进行了实验,其结果符合共鸣箱振动有限元仿真和数值分析的结论.该研究为提琴制作者通过琴板几何形状和音柱等调整,改善小提琴共鸣箱振动特性提供了理论参考.     

咪唑类离子液体的亲疏水性对电润湿器件性能的影响

文中研究离子液体应用于电润湿显示器件的导电流体性能. 选取极性较大的乙基咪唑为离子液体的阳离子,改变阴离子的亲疏水性,对比了几种离子液体的温度窗口、粘度等物理性质,并重点研究了离子液体亲疏水性对电润湿特性、油墨萃取、器件响应等方面的影响. 同时,在1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体的阳离子上添加羟基基团,得到具有更强亲水性的离子液体. 结果表明：亲水性高的离子液体在介电材料含氟聚合物表面的初始接触角比较大,对油墨中染料的萃取程度比疏水性离子液体弱,证明了电润湿器件更适合选取亲水性高的离子液体作为导电流体. 最后,以1-乙基-3-甲基咪唑二腈胺盐离子液体作为导电流体制备的电润湿器件得到了较佳的电学和光学响应性能.     

基于相变操控的电润湿显示油墨填充与封装工艺研究

彩色油墨的填充与封装工艺是电润湿显示制造技术的核心,如何提高填充均匀性和制程效率仍然是电润湿显示技术量产的关键挑战之一。本文提出一种基于相变操控的电润湿显示油墨创新填充和封装方法,即在空气环境中完成油墨液相填充,经低温凝固后投入液体环境完成封装。该方法有效规避了在传统液下环境中填充涉及的油/水/固三相界面操控的复杂性,提高了填充工艺的兼容性和稳定性。对油墨厚度的分析结果表明,基于相变操控填充油墨厚度与像素墙高度的相关性更好,较传统自组装填充具有更好的膜厚控制性。相变操控填充电润湿显示器件的光电响应处于合理水平。本研究有效解决了电润湿显示油墨填充的技术瓶颈,对推进电润湿显示技术的应用具有重要意义。     

非开放式电润湿系统的电流体动力学仿真

本文聚焦以电润湿显示像素单元为代表的复杂非开放式油/水电润湿系统,通过理论建模与实验结合的方法对该两相微流体系的电流体动力学特性进行了研究。本文基于COMSOL仿真环境,提供的两相流相场与静电场,建立了包括油水动力粘度、界面张力、润湿性等重要参数的二维动力学仿真模型,并研究了该微流体系的光电响应特性。对比结果表明,通过层流两相流相场与静电场耦合方法成功模拟电润湿显示像素单元内的电流体动力学特性。导电液体的动力粘度值与油膜的光学响应时间正相关,但对像素最终的开口率大小影响较小;油/水界面张力值与油膜破裂时间正相关,且主导油/水界面的运动速度。该模型对深入理解和预测非开放式电润湿系统的动力学性能,加速相关的研发进程有重要意义。     

极端降雨对黄土沟壑区隧洞施工力学效应影响分析

黄土地区输水隧洞的建设中,降雨入渗极大影响着输水隧洞围岩稳定性。本文利用非饱和渗流理论和数值模拟方法研究了极端降雨条件入渗与黄土沟壑区隧洞的开挖扰动耦合影响下围岩的变形和渗流场演变规律,通过Plaxis3D模型对降雨入渗下新奥法施工过程中围岩力学特性、初期支护过程进行流固耦合分析。结果显示,降雨等级越高,围岩孔隙水压力变化幅度越大,对围岩的稳定性越不利;降雨入渗与开挖扰动会加速土层中渗流场和应力场的重分布过程;基于沟道的汇水特性,隧洞围岩含水率在最初5~10 d呈台阶式增长,拱顶、拱腰和拱趾处的最大变形为17.8 mm、28.2 mm、24.6 mm,最大剪切应力为175.3 kPa、182.5 kPa、150.6 kPa,降雨结束约15~20 d围岩变形速率逐渐减小收敛至特定值,但围岩的应力持续增加,为避免围岩发生塑性变形,故可在15~20 d进行二次衬砌支护。本次研究结果可对极端降雨期黄土沟壑地区隧洞施工安全控制提供参考。     

天津LNG码头SBAS-InSAR时序形变及地面监测数据响应分析

为了查明油气重大基础设施中,由星载雷达干涉测量、地面GNSS形变监测、地下位移传感器监测和管道应力应变监测网络构成的星地一体化监测技术的有效性,本文采用SBAS-InSAR技术提取了天津LNG（Liquefied Natural Gas ）码头区域油气管线区域的长时间序列的地表形变数据,进一步分析了地面GNSS（全球导航定位系统）地表位移、多层深度位移计、管道应变传感器数据与同步的SBAS-InSAR地表形变量的数据响应关系,并进一步分析了雨-旱循环的时序变化规律。结果表明：2019年5月-2022年4月的3年间天津LNG码头区域非均匀沉降最为显著,最高达到-394mm;SBAS-InSAR的时序形变数据15-53mm的沉降形变,在GNSS中有9-57mm的地表位移响应,两者相关显著,具有良好的一致性;SBAS-InSAR地表形变变化特征与多层位移计在1m、2m和3m深的位移数据响应特征都与降水量关系密切,呈现显著的雨季-旱季波动特征,二者具有良好的同步性,说明SBAS-InSAR地表形变变化特征能够揭示地下土层的位移变化特征;SBAS-InSAR地表沉降量与地下管道应变呈正相关, SBAS-InSAR获取的地表形变是反映地下管线应变的良好指标。由星载雷达干涉测量、地面GNSS形变监测、地下位移传感器监测和管道应力应变监测网络构成的星地一体化监测数据的集成应用,能够为未来星地一体化的管道安全监测技术体系构建提供有益的借鉴。     

大型空泡水洞试验设施结构有限元分析

大型空泡水洞试验设施是目前中国规模最大的水洞系统,为评估其整体结构强度和抗震设计安全性,对空泡水洞结构进行三维有限元数值分析,考虑正常工作工况和地震载荷作用极限工况下的结构刚强度,基于振型分解反应谱法计算了地震惯性加速度载荷,并对结构地震位移响应进行校核。结果表明：空泡水洞的结构变形在正常工作工况主要表现为水洞内壁的膨胀变形,在极限工况下主要表现为由地震载荷引起的水洞顶部水平位移;空泡水洞高应力区域主要位于结构角隅处的筒壁和加强筋。这对中国自主研发大型空泡水洞具有重要的借鉴意义。     

高压脉冲电场对毛发染色效果的影响

为了研究高压脉冲电场对毛发染色效果的影响,试验以18～28岁年龄段人群的黑色头发和染发剂为试材,以染发后毛发的RGB(red green blue)模型提取值作为响应值,并采用等响应面试验法设计试验,以构建和分析高压脉冲电场的电场强度、脉冲宽度以及脉冲个数对毛发染色效果影响的数学模型和机理。试验结果表明：高压脉冲电场同时处理头发和染发剂后最高可提升RGB参数中的蓝色通道值B为3.7%,对应的最优化工艺化参数为：电场强度1 125V/mm、脉冲宽度175μs、脉冲个数52个。因此,高压脉冲电场对头发和染发剂进行处理后再进行染色可改善着色效果,并为毛发染色工艺优化奠定一定基础。     

损伤弹性梁的静力学行为分析

根据损伤连续介质力学理论,建立了计及剪切变形效应的具有损伤的线弹性梁的静、动力学行为分析的数学模型.在平面静态情况下,对问题进行了解耦,得到了挠度、转角和损伤分别满足的微分方程,并得到了通解.在不同的边界条件下,得到了挠度、转角和损伤的解析表达式.作为数值算例,给出了在均布载荷作用下的挠度、转角和损伤曲线,考察了损伤对梁的力学行为的影响.