基于巴西盘试验的海冰拉伸强度研究

海冰拉伸强度是其基本力学性能之一, 同时也是冰区船舶与海洋工程结构设计所需的重要参数. 对于脆性材料的拉伸强度测试, 巴西盘劈裂试验相比单轴拉伸试验在试样制备与加载上具有明显的优势. 为研究海冰的拉伸强度特征, 对渤海辽东湾沿岸的粒状冰开展了系统的巴西盘劈裂试验研究. 在加载过程中与试样破坏后, 分别对加载横梁的位移与加载力以及试样最终破坏模式进行了记录. 同时, 对试样的冰晶结构、盐度、温度以及密度进行了测量. 通过改变加载速率、试样厚度与试样温度以研究不同参数对试验结果的影响. 针对传统试验中试样的刚体假设, 考虑了试样变形对应力状态的影响并将其引入了理论模型. 试验过程中所有海冰试样均以劈裂模式破坏. 试验结果表明, 加载速率与试样厚度对拉伸强度的影响并不显著, 但孔隙率的影响较为明显. 当孔隙率由75‰降低至10‰时,拉伸强度由1.0 MPa升高至2.8 MPa. 与单轴拉伸试验所测得数据对比, 巴西盘劈裂试验所得到的拉伸强度随孔隙率的变化趋势相一致. 但该方法所得到的粒状冰拉伸强度要高于预期结果. 试验表明巴西盘劈裂试验中海冰试样的破坏模式与试验结果均较为合理, 可成为海冰拉伸强度的有效测试方法.      

碳/碳化硅复合材料静止环境下氧化行为模拟

碳/碳化硅（C/SiC）复合材料是应用于临近空间高超声速飞行器热防护的一种新型防热材料.国内外通过性能测试较多地研究了材料不同制备工艺对抗烧蚀性的影响,提出的抗烧蚀分析理论模型均基于液态氧化膜.而近期开展的C/SiC复合材料管式炉加热实验和试样微观形貌电镜表征显示:常压下,当温度低于1 696 K时,C/SiC复合材料氧化后表面形成了多孔的固态氧化膜.采用压汞法测试了氧化物孔隙.基于孔隙中的气体扩散行为,结合氧化反应动力学关系,建立了一种新的C/SiC复合材料惰性氧化模型.模型预测值与实验结果吻合良好,表明该惰性氧化模型对氧化膜厚度和质量损失具有较好的预测能力.      

流体饱和多孔隙介质波动方程多尺度反演

基于多尺度的思想,将小波多分辨分析和多尺度方法相结合,应用于流体饱和多孔隙介质孔隙率的反演。利用小波变换,将原始反问题分解为不同尺度上的一系列子反问题,并按照尺度从粗到细的顺序依次求解。在每一个尺度上,都采用稳定、收敛快的正则化高斯牛顿法求解,次一级尺度上求出的“全局最优解”作为上一级的初始解,依此类推,直到求出原始问题的真正的全局最优解。通过与传统的正则化高斯牛顿法相比较,显示了小波多尺度法是一个大范围收敛、能够有效节省计算量的方法,数值模拟的结果也表明了方法的有效性。     

铁合金和青铜多孔材料屈服应力的实验研究

对铁合金和青铜多孔材料做静态实验和Taylor冲击实验,得到静态屈服应力和孔隙率以及动态屈服应力和应变率的变化规律,同时将静动态载荷作用下的多孔材料的本构方程与实验结果进行了对比,发现理论分析和实验研究有良好的一致性,表明本文采用的模型基本能满足实际工程应用。     

预紧力对锂空气电池传质及性能的研究

施加预紧力的过程是电池实验中一个重要的组装过程,研究施加预紧力的大小对正极扩散层初始孔隙率等其他参数的影响十分重要。本文通过使用COMSOL Multiphys软件建立锂空气电池二维瞬态模型,研究了锂空气电池的孔隙率等参数随着预紧力大小的变化分布趋势。经过研究表明:在对锂空气电池上施加预紧力的作用下,导致正极的孔隙率有所下降,生成物过氧化锂会更快堵满正极,进而导致电池的性能有所下降。     

孔隙率对气溶胶凝聚粒子光学特性的影响

采用Monte-Carlo方法,对气溶胶凝聚粒子进行了模拟,讨论了凝聚粒子的孔隙特性,分析了空间结构、原始粒子数目对凝聚粒子孔隙率和等效折射率的影响。结合物质的电结构,将气溶胶凝聚粒子离散为一系列偶极子,利用离散偶极子近似方法,数值计算了不同孔隙率气溶胶凝聚粒子的散射、吸收和消光截面各种取向的统计平均值。结果表明,气溶胶凝聚粒子的孔隙率明显取决于其空间形状和所含原始微粒的数目;气溶胶凝聚粒子的等效折射率、吸收、散射和消光截面则随孔隙率的增加而减小。研究结果可为全面理解气溶胶粒子光学特性提供参考;也可为某些涂层材料光学性能的改变提供参考,通过改变涂层材料中凝聚粒子的孔隙率来改变涂层材料的等效折射率,进而改变涂层材料对光的散射和吸收。     

Decreasing pores in a laser cladding layer with pulsed current

A pulsed current is introduced into the traditional coaxial laser cladding process to decrease the porosity of the cladding layer. The magneto contraction force caused by pulsed current exerted on the molten pool squeezes the gas out and compensates the shrinkage during molten pool solidification. As a result the porosity of the cladding layer is decreased to an extremely low degree. Simultaneously, the grain of the cladding layer is finer with the added supercooling degree with pulsed current. The microhardness of an equiaxed zone in the cross section of a cladding layer also increases.     

冲击波加载下孔隙率对Pb_(0.99)(Zr_(0.95)Ti_(0.05))_(0.98)Nb_(0.02)O_3铁电陶瓷去极化性能的影响

制备了四种不同孔隙率的Pb0.99(Zr0.95Ti0.05)0.98Nb0.02O3铁电陶瓷,并研究了冲击波作用下孔隙率对陶瓷去极化性能的影响.研究表明:短路负载条件下陶瓷的放电波形不随孔隙的加入而改变,均为方波.多孔陶瓷的放电脉冲幅度较低,脉冲宽度较长.释放的电荷量随着孔隙率的增加而减小,与静态电滞回线测试结果一致.多孔陶瓷具有较低的冲击阻抗,改善了与封装介质的阻抗匹配.用Lysne模型拟合了材料在高电阻负载条件下的放电行为,并指出高电阻负载条件下材料的介电常数是静态介电常数的4—5倍,而且材料的介电常数随孔隙率的增加而减小.冲击波通过样品以后,电路的放电时间常数随着孔隙率的增大而增大.随着电阻的增大,样品负载电压增高,材料铁电-反铁电相变受到抑制,电流上升沿变缓,致密陶瓷出现了击穿现象.     

高温气冷堆堆芯球床流动与温度分布均匀性研究

由于燃料球的随机分布和球床的壁面效应,球床式高温气冷堆堆芯孔隙率分布会有一定的不均匀性。深入认识壁面漏流、随机孔隙率对球床温度分布均匀性的影响对进一步提高高温气冷堆冷却剂出口温度及其安全性具有重要意义。本文采用多孔介质模型实现了对堆芯球床壁面漏流、随机孔隙率效应的数值模拟。结果表明,由于壁面漏流效应,壁面附近局部区域冷却剂最大速度会比中心高50%,对球床温度影响则不大。中心区域局部极小、极大孔隙率只对很小区域内流速和温度有影响,但温度变化幅值很小。球床中心随机孔隙率使冷却剂速度波动小于13%,对球床温度影响很小。     

孔隙率和渗透率对LHP主芯性能影响研究

毛细多孔芯的结构参数对环路热管(LHP)主芯中的流动和传热有着重要影响.通过发展一个综合考虑了热传导、对流和蒸发多种传热效应的模型,以及利用数值模拟易于独立改变参数的特点,研究了孔隙率和渗透率这对参数组合对LHP主芯内部流场和性能的影响.模拟结果在一定范围内是合理的,且对于LHP实验研究和工程应用具有一定的参考意义.