聚苯乙烯泡沫材料的动态压缩特性

通过万能材料试验机和落锤式冲击试验装置,对发泡聚苯乙烯泡沫材料进行准静态和动态压缩试验,探讨密度和加载速率对材料动态压缩特性的影响。基于落锤试验数据,考虑密度相关性,通过修正得到恒定应变率下材料动态本构关系的经验公式。基于LS-DYNA中的MAT57和MAT163以及ABAQUS中的Low Density Foam和Crushable Foam 4种材料模型,建立了适用于有限元仿真的发泡聚苯乙烯泡沫本构模型。通过模拟落锤冲击过程,对比试验结果发现:MAT163和Crushable Foam模型能较好地预测材料动态响应和能量吸收性能,验证了动态本构模型的可靠性,并且这两种特定的材料模型在模拟发泡聚苯乙烯泡沫冲击碰撞时具有良好的适用性。     

基于原位X射线衍射技术的动态晶格响应测量方法研究

获取动态压缩条件下结构演化过程是冲击相变及其动力学机理研究最为关注的基础问题之一.对此,基于激光驱动瞬态X射线衍射技术,通过系列实验的物理状态关联和抽运-探测时序控制,实现了静态与动态晶格衍射信号的同时获取,消除了不同实验的装置结构和样品差异带来的测量误差,建立了一种基于原位X射线衍射技术的动态晶格响应测量方法.利用上述实验方法,成功实现了激光冲击加载下[111]单晶铁晶格压缩过程的原位测量,获取弹性及塑性响应的晶格压缩度与宏观雨贡纽测量结果完全符合,从晶格层面证实了超快激光加载下的高屈服强度(雨贡纽弹性极限值大于6 GPa),以及可能与晶向效应或加载率效应相关的相变迟滞现象(至终态压力23.9 GPa仍为体心立方结构),相关物理机制仍有待进一步研究.上述测量方法的建立为后续开展相变动力学机理研究提供了可行的技术途径和重要的参考价值.     

G50钢与G31钢动态力学性能的对比试验研究

采用拉伸、冲击、霍普金森杆压缩及所设计的爆轰加载试验方法,对比研究了G50钢与G31钢在准静态、动态及爆轰加载条件下的力学性能。试验结果表明:G50钢和G31钢在准静态、10^3 s^?1应变率下的动态力学性能相近;在爆轰加载条件下,G50钢和G31钢试样发生了近乎相同的破坏形态,说明在超高压及超高应变率条件下两种材料具有相近的屈服强度和抗拉强度。研究结果表明,G31钢与G50钢有相似的力学性能,在侵彻战斗部壳体方面可做进一步的应用尝试。     

多层级夹芯结构的变形与能量吸收

采用数值模拟与理论分析相结合的方法研究了多层级波纹板夹芯结构在准静态压缩载荷下的变形规律与能量吸收性能,建立了结构临界失效载荷的计算公式,并与数值模拟结果进行了对比,理论预测与数值模拟结果吻合较好。分析了芯层厚度对二级芯层结构在压缩载荷下的变形模式及能量吸收性能的影响,并与一级结构进行了对比。结果表明:二级芯层结构的能量吸收性能显著优于一级芯层结构;随着结构芯层厚度增加,二级结构的比吸能和载荷效率增大;芯层厚度较小时二级单层结构的比吸能高于二级双层和三层结构,二级双层结构的比吸能略高于二级三层结构。     

面心立方双层铁磁薄膜中低能量体模的波形演化

利用二次量子化方法研究了由相同面心立方结构(100)材料构成的铁磁性双层薄膜中的自旋波,重点讨论了低能量体模的波形演化情况.结果表明,面心立方晶格能量较低的体模在薄膜A-A型铁磁材料传播过程中波形完全相同,传播行为也完全相同;并且随着能量的增加,体模波长在两层铁磁薄膜材料中逐渐缩短,波速逐渐减小.     

准静态和动态加载对裂纹扩展阻力曲线的影响及其关系的研究

对典型压力容器用钢Q345R预制裂纹夏比冲击试样进行示波冲击试验,得到了Q345R钢的载荷-位移曲线,并根据试验数据,利用J积分增量方程和Schindler方法分别计算得到Q345R钢在冲击加载下的动态裂纹扩展阻力曲线(J-R曲线)。然后将动态J-R曲线和准静态加载条件下试验得到的J-R曲线进行对比发现,动态加载条件下的J-R曲线高于准静态加载时得到的结果。最后,建立了动态和准静态加载下J-R曲线之间的关系式,对工程应用具有重要的参考意义。     

碳纳米管薄膜层间改性复合材料 在不同应变率下的力学性能

将浮动催化化学气相沉积法制备的碳纳米管膜作为碳纤维层间改性材料,采用热压成型工艺制备了碳纳米管膜/碳纤维/环氧树脂混杂复合材料,并对其进行准静态II型断裂韧性实验以及准静态和动态压缩实验。碳纳米管膜层间改性后,复合材料的II型断裂韧性比未改性材料提高约60%,扫描电镜图像显示增韧机理主要是碳纳米管对基体的桥联。压缩实验结果表明,准静态压缩下碳纳米管膜改性材料在面内和面外两个方向的压缩强度都得到一定提高,动态面外压缩时改性后材料的压缩强度提高约9%,但是动态面内压缩时压缩强度没有提高,断口形貌显示这主要是碳纳米管膜内的分层所致。     

低密度聚氨酯泡沫压缩行为实验研究

 在室温下，对一种低密度硬质聚氨酯泡沫进行了准静态压缩及应变率在1×10³～5×10³ s^-1范围内的冲击压缩实验。结果表明，所测试的聚氨酯泡沫材料在准静态实验与动态实验之间存在明显的应变率效应，但在纯动态实验中应变率效应不明显。最后，给出了以屈服应力、密度、应变等为参量的动态压缩本构关系，且能较好地与材料的动态压缩曲线吻合。     

考虑温度效应的泡沫铝准静态压缩本构模型

采用MTS材料试验机研究了不同密度(0.322~0.726g/cm~3)的闭孔泡沫铝在温度范围25~500℃下的准静态压缩力学性能,得到了泡沫铝在不同温度下的单轴压缩应力-应变曲线,分析了密度以及温度对其力学行为的影响。利用Liu和Subhash提出的本构模型对不同密度泡沫铝的应力-应变曲线进行拟合,分析并确定了模型中各参数随密度变化的函数,再代入Liu-Subhash模型,得到了泡沫铝的准静态压缩本构模型。通过引入温度软化项对准静态压缩本构模型进行修正,建立了考虑温度效应的泡沫铝准静态压缩本构模型,对闭孔泡沫铝的工程应用具有指导意义。     

3D打印梯度Gyroid结构的动态冲击响应

利用ANSYS/LS-DYNA对均匀及梯度Gyroid结构进行准静态与动态压缩数值模拟,分析其应力分布、变形模式、承载能力以及吸能特性。对3D打印的316L不锈钢试样实施了单轴拉伸实验,获取了相应的材料参数,建立了Gyroid结构有限元模型,进而对其动态力学响应进行了数值仿真。结果表明:均匀结构呈现出较均匀的变形模式,梯度结构为低密度端向高密度端传播的逐层变形模式;两种结构均呈现明显的应变率敏感性,且负梯度结构的应变率敏感性最明显;在相同的加载速度下,负梯度结构的吸能效率最高,且具有最低的支撑端应力,是最佳的防护结构。研究结果可为冲击载荷下防护结构的设计选型提供参考。     

太阳能溴化锂吸收式制冷循环的改进

由于单效溴化锂吸收制冷循环受太阳能热源温度较低的限制,需要采用适当的辅助手段.本文对增压辅助型太阳能溴冷机循环流程提出了在冷凝器前加装隔离阀的改进方案,该方案可降低发生压力,以充分利用低温热源,并可有效回收压缩功.通过计算分析了改进循环的热力系数COP与热源温度和循环溶液质量分数差的关系.给出了在不同的热源温度下对应的最佳发生压力的调整范围.     

空腔靶能量吸收,转换特性实验研究

本文介绍空腔靶设计的物理思想、及能量吸收特性、X光转换特性和堵腔特性的实验研究方法,给出了实验观察到的一系列物理现象,通过对现象的分析而得出空腔靶的能量吸收和X光转换明显优于平面靶;利用相对孔径较大的聚焦透镜打空腔靶有利于改善靶的能量吸收和转换特性的结论。     

原子团簇对飞秒激光的吸收

使用800nm飞秒脉冲激光研究了Xe,Ar,He等原子团簇对激光的吸收.实验结果表明,脉冲阀门的工作压力、所使用的气体种类等因素对团簇的尺寸及团簇对激光的吸收影响很大.在阀门工作压力为20×10⁵Pa、激光功率密度为1×10¹⁵W/cm²的条件下,Xe团簇对激光的吸收高达45%.激光预脉冲的存在会降低原子团簇对激光能量的吸收.离子能量测量结果表明,团簇对激光的高效吸收导致较高离子温度等离子体的生 关键词： 原子团簇 飞秒激光 能量吸收效率 高能离子     

Al掺杂浓度对ZnO陶瓷释能电阻材料性能的影响

为了制备ZnO释能电阻并研究Al掺杂浓度对ZnO释能电阻材料的影响,通过改进的制陶工艺制备了不同Al掺杂浓度的ZnO导电陶瓷。实验结果表明,Al掺杂浓度对ZnO释能电阻的导电性、能量密度和线性度均有较大的影响。Al的掺杂能较好地改善ZnO释能电阻的线性度,非线性系数可低至1.02;Al掺杂能很好地控制ZnO的电阻率,使其达到0.54 Ω·cm;Al掺杂还能较好地改善ZnO陶瓷的均匀性和密度,从而提高ZnO释能电阻的能量吸收密度,能量吸收密度高达720 J/cm³,较金属释能材料高出2~3倍。     

基于树枝结构单元的超材料宽带微波吸收器

本文设计并制作了一种基于树枝结构单元的超材料宽带微波吸收器.该超材料吸收器采用夹层结构,由按六边形密集排布的金属树枝阵列、双层介质基板和金属薄膜组成.通过调节树枝单元的几何参数和金属树枝阵列的排布方式,可以出现三个吸收峰,实现三频工作.通过调节三个吸收峰工作的频率形成宽频吸收,采用夹层结构提高吸收效率,从而对垂直入射到超材料表面的微波实现高吸收.实验表明吸收器的反射曲线从9.79 GHz到11.72 GHz出现了反射率小于10%的较宽吸收带,透射曲线恒等于0,吸收率大于90%的带宽为1.93 GHz.这种 关键词： 树枝状结构 夹层结构 吸收效率 吸收带宽     

可调谐掺铥光纤激光器线宽压缩及其超光谱吸收应用

可调谐二极管激光吸收光谱技术是一种应用非常广泛的吸收光谱测量技术.利用宽带可调谐窄线宽光源进行吸收光谱测量的超光谱吸收技术可以在单次扫描中获取一段连续光谱的所有吸收数据,可大大提高可调谐二极管激光吸收光谱技术的数据信息容量和光谱诊断能力.分析了在2μm波段对水进行超光谱吸收测量时对激光器输出线宽的具体要求.利用掺铥光纤在2μm波段较宽的发射谱,采用可调谐法布里-珀罗滤波器和光纤可饱和吸收体相结合的技术方案搭建了一台宽带调谐窄线宽的2μm光纤激光器.获得了1840—1900 nm约60 nm范围的调谐光谱输出,激光器静态线宽仅为0.05 nm.利用该光源对空气中水在2μm波段的吸收光谱数据进行了超光谱吸收测量,在1856—1886 nm约30 nm的光谱范围内分辨了35条水的吸收谱线.通过对不同线宽条件下1870—1880 nm范围内的理论吸收光谱数据进行对比发现,测量数据无法有效分辨分别位于1873 nm和1877 nm处与强吸收线相邻的两条吸收谱线,且测量结果与激光线宽在0.08 nm条件下的HITRAN2012光谱数据库最为接近.这表明,在动态扫描过程中激光器的线宽得到了展宽.     

Analysis of Energy Consumption in a Combined Microwave–hot Air Spouted Bed Drying of Biomaterial: Coffee Beans

In this study, an energy model based on the first law of thermodynamics is developed to evaluated energy efficiency and specific energy consumption. The influences of hot air temperature and initial weight of coffee beans on energy consumption are considered. Furthermore, a comparison between combined microwave–hot air spouted bed drying and hot air spouted bed drying methods on energy consumption is also investigated in detail. The results show that energy efficiency as well as energy consumption depends on hot air temperature, initial weight of coffee bean, and typical drying methods (combined microwave–hot air spouted bed and hot air spouted bed). The optimum drying condition is also achieved in this study.     

新型量子点场效应增强型单光子探测器

针对量子点场效应单光子探测器(QDFET)光吸收效率低下的问题, 提出了一种新型量子点场效应增强型单光子探测器(QDFEE-SPD). QDFEE-SPD增加了共振腔的设计, 并采用了GaAs/AlAs多层膜作为下反射镜; 对QDFEE-SPD的光吸收增强效应和光响应度进行了理论分析和模拟, 结果表明, 与没有共振腔时相比, QDFEE-SPD的吸收效率和光相应度都有了大幅度的提升, 同时为了光吸收的最优化, 吸收层厚度一般应在0.1–0.5 μm; 对QDFEE-SPD的材料样品进行了生长和测试实验, 反射谱测试和PL谱测试结果表明, QDFEE-SPD对入射光的吸收具有了明显的增强效应. 文章成果为高效率量子点场效应单光子探测技术的研究提供了新的思路. 关键词： QDFEE-SPD 共振腔 吸收效率 光吸收增强效应     

耦合热泵换热器的原理及变工况性能研究

工业能耗占我国总能耗超过70%,而其能源利用效率不足50%,因此工业余热高效回收利用是节能减排的重要途径之一。热泵技术是提升能量品位的有效方法,但吸收式热泵需要配置三个不同温度品位的热源或热汇,而电动热泵受热力学循环、工质物性、压缩机耐温耐压限制以及避免润滑失效一般只能工作于有限温度范围(<100℃)之内,因此该研究将吸收式循环与压缩式循环进行深度耦合,用于直接回收工业余热制取高温热水,同时确保压缩机的安全稳定运行.该文首先分析耦合热泵换热器的运行原理,其次建立了耦合热泵换热器的数学模型,最后对模型进行求解分析了关键参数对耦合热泵换热器性能影响变化规律。在设计工况下,当制取133℃热水时,耦合热泵换热器COP达到3.6,压缩机排气压力为1.2 MPa,排气温度为79℃,远低于压缩机耐温耐压上限和润滑油失效温度,因此耦合热泵换热器在利用余热制取高温热水或蒸汽领域具有一定的应用潜力。     

Nonlinear absorption and upconversion properties of two-photon absorption dye: ASPI

Two-photon absorption (TPA) cross sections of an organic dye, trans-4-[p-(N-hydroxyethyl-N-methylamino)tyryl]-N-methylpyridinium iodide (abbreviated as ASPI), from 720 to 1100 nm have been measured by using nonlinear transmittance method, which reflect the TPA degrees of the dye at different wavelengths. The maximum TPA wavelength is located at 930 nm. The upconversion efficiencies of ASPI in dimethyl formamide and benzyl alcohol at different pump wavelengths have also been measured. There is 90 nm red shift for the highest upconversion wavelength as comparing with the strongest TPA wavelength. The influences of the solvents on the TPA-induced emission spectrum and the conversion efficiencies have also been given.