混凝土的弹塑性损伤双面本构模型

针对混凝土材料拉压应变空间下损伤机制的不同,结合连续损伤力学和塑性理论建立了一个全新的本构模型。该模型中损伤和塑性变形的演变由应变空间的同一个非弹性曲面来控制,但对拉压应变空间中非弹性曲面的演变分别采用了随动强化法则和各向同性演化规律。计算结果表明,该模型能较好地描述混凝土材料在单轴及多轴单调加载和低周反复荷载下的典型非线性特征。     

碳包覆镍/钴纳米颗粒的爆轰合成法

用掺杂一定比例的硝酸镍盐/硝酸钴盐、尿素、无水乙醇与猛炸药泰安制成水溶性炸药,在密闭容 器氮气保护下,爆轰合成碳包覆镍/钴纳米晶颗粒。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和Raman光谱 仪等对爆轰产物的形态结构和组成成分进行测试。实验结果表明,爆轰产物以金属纳米晶为核,周围包覆多 种形态的碳物质且形成包覆结构特征比较完整的碳包覆镍/钴纳米颗粒,包覆层主要由无定形碳、石墨和微量 的富勒烯构成。     

冰脊压剪试验及其对直立结构冰载荷的离散元分析

为更准确地分析冰脊与海洋结构的相互作用,本文提出一种基于粘结球体单元的冰脊离散元方法,其中龙骨与脊帆由不同尺寸的单元随机排列而成,整体呈各向同性。采用该方法模拟了一系列龙骨压剪试验,结果表明此方法能较好地表现龙骨的力学特性,且弹性模量、粘聚强度、内摩擦角等计算参数不仅影响龙骨的压剪强度,还影响其破坏模式。最后计算了冰脊与圆形直立结构的相互作用过程,其结果与ISO 19906规范结果相近,证明了该方法的可靠性。     

射流对绕水翼云空化流动抑制机理研究

为理解绕水翼云空化流动的发展机理和探究水翼吸力面开孔射流的影响,采用密度修正的RNG k-ε湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型对原始NACA66(mod)水翼和采用射流后的水翼的云空化非定常过程进行模拟和对比分析;采用在水翼吸力面近壁区设立监测线的方法对近壁区的流场进行监测,得到近壁区汽相体积分数、回射流速度、压力及压力梯度的时空分布云图;开展了云空化流场特性的涡动力学分析,进而分析水翼云空化的发生机理和射流抑制空化的抑制机理.结果表明:游离型空泡在下游溃灭时产生强烈的局部高压,其向上游传播导致前缘空穴的一次回缩,而空穴的二次回缩受回射流的影响.回射流的发展区域受限于较高的压力梯度,高的压力梯度一直存在,但回射流在一个周期内的首次出现需要时间的积累.在水翼吸力面射流使得射流孔附近压力升高,弥补了由于空化和绕流造成的压降,压力梯度增大,抗逆压能力增强,对回射流起到阻挡作用;另一方面,射流使得回射流区域面积和回射流的强度也有所减小,从而对云空化的发展起到抑制的效果.Q准则的涡结构云图相比于汽相体积分数云图能显示复杂的流动结构,前缘附着型空穴和尾缘游离型空穴内存在旋涡,回射流对空穴存在剪切作用造成空穴脱落.而射流对空穴和回射流的剪切和阻挡使云空化发展得到抑制.     

APPLICATIONS AND CHALLENGES OF STRUCTURAL OPTIMIZATION IN HIGH-SPEED AEROCRAFT 1)

高速飞行器是航空航天领域发展的重要方向,具有重大战略意义和重要经济社会价值。首先,对结构优化技术及其在飞行器零部件和全机结构概念设计中的应用进行综述;然后,根据典型使用环境和设计要求,总结高速飞行器结构设计中存在的主要问题和应用需求,着重介绍近年来在高速飞行器零部件和全机结构概念设计中应用结构优化技术的典型案例;最后,提出近期亟待突破或完善的结构优化技术。结构优化技术与设计经验相结合带来设计理念的变革,将成为先进飞行器设计的必备工具和标准流程。面向重大需求的结构优化理论研究与工程实践对提升我国航空航天核心竞争力具有重要价值。     

单原子催化:沟通均相催化与多相催化的桥梁（英文）

催化在现代化学工业中占据着极为重要的地位.催化剂是催化过程的核心.均相催化剂由于具有均一、孤立的活性位点,往往具有高活性与高选择性;但是分离困难限制了其实际应用.多相催化剂由于金属原子利用效率低、活性组分不均匀,活性与选择性相对较低;但其稳定易分离的特点使得目前大多数工业催化过程都是多相催化过程.近年来,单原子催化逐渐成为催化领域新的研究热点与前沿,受到相关研究人员的广泛关注.作为一种多相催化剂,单原子催化剂具有稳定易分离的优势.此外,单原子催化剂具有类似均相催化剂的孤立活性位点,可能具有高活性与高选择.因此单原子催化的概念一经提出,便被认为有望成为架起多相催化与均相催化的桥梁;但几年来并未从实验上得到证实.2016年开始,逐渐有单原子催化剂在经典均相催化反应过程中的应用报道,为该观点提供了实验上的证据.本综述概述了2016至2017年单原子催化剂在典型均相催化反应中的成功应用,包括:1)氢甲酰化反应.以烯烃和合成气为原料合成精细化学品醛类化合物的氢甲酰化反应是目前化工生产中典型的均相催化反应之一.2016年,张涛课题组和曾杰课题组先后报道了Rh/ZnO和Rh/CoO单原子催化剂在该反应中的成功应用.催化剂都表现出优异的催化性能,活性与经典均相Wilkinson’s催化剂相当;2)氢硅加成反应.作为合成有机硅产品的重要反应之一,工业上硅氢加成反应主要由Pt基均相催化剂催化.2016年Beller课题组首次报道了将Pt/Al_2O_3单原子催化剂用于烯烃硅氢加成反应中.该催化剂除表现出良好的催化活性和区域选择性外,还具有较高的稳定性和底物普适性;3)C–H键选择性氧化.烷烃部分氧化反应在学术研究和工业应用方面都有重要意义.刘文刚等将M-N-C单原子催化剂(其中M为Fe,Co等金属)成功应用于C–H键的活化反应中,并对催化剂的结构进行了深入剖析.以上实例表明通过调控金属与载体组合、设计开发合适的单原子催化剂,可以达到结合均相催化高活性、高选择性与多相催化稳定易分离的目的,为均相催化多相化提供了一条新途径,也证明单原子催化可望成为沟通均相催化与多相催化的桥梁.     

新型肼桥联共价三嗪聚合物在二氧化碳捕集和催化转化方面的应用（英文）

二氧化碳的捕集和催化转化是近年来二氧化碳利用方面的研究热点.其原因,一方面二氧化碳是储量丰富、廉价易得的可再生碳资源,另一方面它又是带来环境问题的温室气体.以金属有机框架、沸石和多孔聚合物材料为代表的同时具有规则孔道和活性催化位点的双功能材料为实践这一新概念创造了条件.但是,金属有机框架和沸石的应用面临由其自身结构所带来的热稳定性和/或水稳定性较低等问题.多孔聚合物材料则由于其高稳定性、低密度以及非金属等优点,逐渐成为该领域的研究重点.然而,当前关于利用多孔聚合物类材料作为有机催化剂以实现二氧化碳固定的报道,其反应过程一般需要较高温度、有机溶剂和/或过渡金属催化组分,仍有较大改进余地.本文设计合成了新型肼桥联共价三嗪聚合物(HB-CTP),意图在利用其富氮三嗪结构单元促进二氧化碳捕集的同时,以大量肼官能团通过氢键作用活化环氧化物,进而将二氧化碳在无溶剂和非金属的温和条件下催化固定为环状碳酸酯.HB-CTP材料的合成方法简便易行,由2,4,6-三肼基-1,3,5-三嗪与三聚氯氰发生的亲核取代反应制得.采用多种表征手段分析了该类新材料的结构和形态:红外光谱表明三聚氯氰的C–Cl键在聚合过程中反应完全,其位于850 cm.1处的吸收信号彻底消失;固体核磁谱图仅在168.1 ppm处显示三嗪环的单峰信号,表明了该材料结构的完整性;X射线粉末衍射测试并未发现特征峰,表明HB-CTP呈无定形态;透射电镜和扫描电镜的观测结果则进一步证实了该材料的团聚形态;最后,热重分析显示HB-CTP具有良好的热稳定性,250 ℃以上才开始分解.然后,通过氮气吸附测定了HB-CTP比表面积(51.2 m~2/g)和总孔容(0.28 cm3/g),其吸附等温线呈Ⅱ型,表明材料结构以大孔为主,通过层间吸附.随后的二氧化碳吸附测试发现,HB-CTP在0°C、0.1 MPa条件下显示出较高的二氧化碳捕集容量(8.2 wt%),并且经过连续吸附脱附循环五次,仍能保持较好的二氧化碳捕集能力.在HB-CTP材料良好的二氧化碳捕集容量基础上,本文考察了其催化活性,发现带有多种取代基的环氧化物均能在无溶剂、非金属的温和条件下,以较高的收率被转化为环状碳酸酯类产物;并且底物结构中的卤素、羟基、炔基、烯丙基和苄基等官能团均未发生副反应,显示出良好的底物适用范围.此外,HB-CTP材料可通过简单的离心操作实现分离回收,且经连续使用五次,其催化活性也没有明显降低.综上所述,该类新型肼桥联共价三嗪聚合物不仅能够高效捕集二氧化碳,而且还可以将其在温和条件下催化转化为环状碳酸酯类产物,具有一定理论研究意义和实际应用价值     

从速溶咖啡中提取咖啡因

学生做完从茶叶中提取咖啡因的实验,还想了解从咖啡中提取咖啡因的方法,而相关的文献极少。为了解决学生的困惑,介绍了从速溶咖啡中提取咖啡因的实验,即通过抽滤、萃取、干燥、蒸馏、升华等操作获得纯净的咖啡因。学生可以结合提供的信息,通过2种不同物质提取咖啡因方法的比较,更好地理解物质性质与实验方法、操作步骤的对应关系,从而提高对提取物质实验的认识和操作方法的理解,增强创新能力和实践能力。     

乙炔在ZSM-5分子筛上的吸附机制及吸附态性质

 在有微量水存在下研究了乙炔在HZSM-5和NaZSM-5上的吸附和脱附. 在80 ℃下, NaZSM-5上乙炔的饱和吸附量约为HZSM-5上的5倍,但在200 ℃以上时吸附的乙炔只有少量可存留于NaZSM-5表面. 这与乙炔在HZSM-5上的较强吸附显著不同. 依据FT-IR对乙炔吸附态的测定,研究了乙炔在ZSM-5分子筛上的吸附机制及吸附态性质. 乙炔与HZSM-5中B酸中心上的水作用形成乙烯醇,后者在升温时变为碳正离子结合在分子筛的 Al-O--Si 上构成强吸附物种. 在NaZSM-5上,乙炔只通过与Na+位上的水作用形成乙烯醇,后者与沸石孔道中的阳离子以静电结合构成弱吸附物种. 与HZSM-5的情况不同, NaZSM-5上的吸附物种在升温过程中被活化前即分解成乙炔脱附.     

α，α＇-二氧代烯酮环二硫代缩酮类化合物的晶体结构研究

α，α＇-二氧代烯酮环二硫代缩酮类化合物是一类多官能团化合物。由于其结构上的特性，近年来，已成为有机合成研究的热点之一。多年来，我合成了一系列的α，α＇-二氧代烯酮环二硫代缩酮类化合物，对于这类特殊结构化合物的谱学性质研究，我们也曾有过详尽的报道。为了进一步了解和分析不同取代基对此类化合物的空间构象的影响，本文报道这类化合物中的两个化合物的晶体结构（结构通式如图1所示），以便更好的为进一步研究开发利用这类化合物积累有价值的参考信息。