颗粒增强复合材料的屈服极限

基于渐近均匀化方法,导出了颗粒增强复合材料的屈服准则,给出了初始屈服应力的解析表达式。因为颗粒增强体的弹性模量远比弹塑性基体的弹性模量高,这个模量差在增强体和基体中产生了装配刚度。解局部问题可以得到该装配刚度。从屈服应力的表达式可以看出,增强体和基体两者的平均装配刚度和剪切模量之比决定了屈服应力的提高程度。给出了两个数值算例。采用菱形十二面体单胞求解了局部问题。取单胞形状为菱形十二面体的优点是增强体的体积比可以高达74%。     

活性材料冲击释能行为研究进展

活性材料是一种具备释能特性的新型材料,其在冲击导致的高压/高温作用下可以发生化学反应,释放大量的化学能,因此在破片、聚能破甲战斗部等军事领域有广泛的应用潜力。为了实现对活性材料释能过程的设计与控制,推进活性材料武器化应用进程,就必须解答活性材料冲击释能行为中所包含的一系列复杂的力-热-化耦合问题。近40年来,对活性材料的冲击释能行为已开展了大量研究,本文在此基础上系统梳理了活性材料的冲击诱发化学反应机理、动力学以及相关效应的研究现状,重点关注活性材料的冲击释能实验表征技术、冲击诱发化学反应理论模型以及考虑力-热-化耦合的冲击压缩数值模拟方法等3方面的研究进展。总结认为,对活性材料冲击释能行为的研究已经具有一定的积淀,但目前对实验中超快化学反应行为的实时诊断研究还缺乏更加丰富、精细、直观的表征与探索,相关理论与数值模拟研究尚未建立能够完整描述活性材料冲击释能行为的力-热-化理论模型,缺乏能够从宏观尺度描述冲击释能行为的有效方法。因此,超快化学反应实验表征技术、宏观角度的力-热-化机理与模型建立及其数值模拟应用以及具备可调性能的活性材料制备新工艺3方面研究内容将是推进活性材料未来军事化应用的重点关注对象。     

表面纳米化吸能薄壁多胞结构的数值模拟与设计

采用局部表面纳米化技术和数值模拟方法,对金属薄壁多胞结构的吸能问题开展有限元数值分析和优化设计.结果 显示,局部表面纳米化布局可诱导结构的屈曲变形,并能大幅度提高结构的能量吸收.优化结果还发现,在多胞外壁呈交错矩形格状表面纳米化格局和内附加结构呈均布框架式矩形格状表面纳米化布局情况下,结构屈曲变形稳定且吸能效果最优.该研究为吸能结构的设计提供了依据.     

基于热固耦合问题的多尺度拓扑优化设计

基于均质材料的拓扑优化逐渐难以适应现代化生产对工业产品高品质、轻量化的需求,同时很多工业设备经常面临着高温和高负载的工作环境.为了提高结构在温度载荷和机械载荷共同作用下的力学性能,本文提出了一种在稳态热源作用下的热固耦合连续体结构并行化拓扑优化方法.以结构刚度作为目标函数,材料的体分比为约束,利用能量均匀化方法预测微结构的等效属性,建立热固耦合结构并行化拓扑优化数学模型.为便于数值计算,利用直接法进行灵敏度分析,同时采用Heaviside非线性密度过滤技术抑制数值不稳定性,将OC准则算法用于求解优化问题.数值算例表明,本文方法能够有效地进行优化设计且能显著地提高结构的刚度性能和散热性能.     

从一道高考题引出的关于解三角形的思考

在历年高考中,解三角形问题都是必不可少的考查内容,其中有些题目是以平面四边形为载体(例如2018年全国I卷理科第17题和2014年全国新课标Ⅱ卷文科第17题),主要考查正弦定理、余弦定理、三角形面积公式以及三角恒等变换等内容,涉及到数形结合、转化与化归、函数与方程等思想,出发点是考查学生的数学运算和逻辑推理的核心素养和能力,强调了对数学本质的理解.本文以一道平面四边形为载体的高考真题为例,从多个角度进行分析解答,并给出解三角形问题的复习备考建议.     

出口企业的金融化与产品质量:挤出抑或蓄水池

我国作为出口大国,出口产品数量极大却普遍质量偏低。同时,大量出口企业不断突破主业企图通过金融投资获利。为探究出口企业金融化与产品质量之间的影响模式,本文使用2000~2009年海关数据库、国泰安数据库以及我国工业企业数据库进行匹配所得的大量微观数据,运用非参数分位数面板实证分析发现:(1)出口企业金融化对产品质量呈现出非线性影响,且在中高分位点处存在最优金融化水平(分别为0.4857与0.4361),使产品质量达到最大化;(2)出口企业金融化对产品质量呈现出异质影响,在高分位点处,过度金融化更多表现为倒U形挤出特征,而在中低分位点处更多表现为蓄水池效应;(3)非国有企业、高技术企业的出口产品质量对企业金融化程度的变化更为敏感。     

化归法在幂级数求和问题中的应用

本文首先介绍了幂级数求和问题中经常遇到的三种基本类型,其次讨论了如何使用化归法以及幂级数的特殊性质将复杂的幂级数求和问题转化为这三种基本类型.     

基于硒化锌薄膜法的食源性致病菌原位红外光谱检测

食源性致病菌是引发和威胁公众健康的主要因素之一。由于食源性致病菌种类繁多,常规检测方法复杂耗时要求高,因此迫切需要一种更加快速精确的致病菌检测技术。在传统红外光谱检测致病菌的流程中,如经典的溴化钾压片法,除了压片本身的操作之外通常还需对样品进行冷冻干燥（约需2 d）等耗时前处理过程,因而不利于高通量快速检测。本研究利用硒化锌薄膜法,在硒化锌窗片上直接滴加菌液、低温（48 ℃）烘干后进行原位检测,无需漫长的冻干处理,整个检测过程在50 min之内。同时,检测所需样品量少（10 μL）无需研磨等物理破坏性的制样过程,避免了常规溴化钾压片法中研磨颗粒粗细、制片厚薄误差及易碎片、吸潮等的不利影响。四种常见食源性致病菌（大肠杆菌DH5α;沙门氏菌CMCC 50041;霍乱弧菌SH04;金黄色葡萄球菌SH10）的硒化锌薄膜法与溴化钾压片法红外谱图对比分析表明：在相同的峰值检测阈值下（透过率大于0.05%）,本研究所采用的方法获得的二阶导数图谱在900～1 500 cm-1范围内可被识别的特征峰个数比溴化钾压片法明显增多（硒化锌薄膜法共计81个,溴化钾压片法共计58个）,特征峰在多个位置强度显著增加(1 119,1 085和915 cm-1等),且可将溴化钾压片法中较宽的单峰或不明显的双峰显示为较明显的双峰（大肠杆菌DH5α：1 441,1 391和1 219 cm-1等; 沙门氏菌CMCC 50041：1 490,1 219和1 025 cm-1;霍乱弧菌SH04：1 441和1 219 cm-1;金黄色葡萄球菌SH10：1 491,1 397和1 219 cm-1）,说明硒化锌薄膜法可以提高图谱分辨率及信噪比。基于硒化锌薄膜法的原位红外光谱法对常见食源性致病菌整体快速高通量检测将具有巨大的应用前景。     

CdSe量子点的光物理性质研究与荧光杂化纤维的制备

半导体纳米晶体（NCs）具有良好的光稳定性,广泛的发射持久性和高消光系数,在过去几年被广泛研究报道,其中,硒化镉半导体纳米晶体(CdSe NCs)被广泛用于电子照明、太阳能发电、光电传感等领域。然而CdSe NCs的电学、热力学和光物理性质具有较强的尺寸依赖性,在传统的制备方法及应用中容易出现晶体表面缺陷和悬空键以及较为严重的生物毒性和环境毒性。为了实现量子点在各个领域的应用,必须严格控制CdSe NCs的发光波长,尺寸分布以及荧光性能。本研究通过高温热注射法合成了单分散的胶体发光CdSe NCs,使用表面配体对CdSe NCs进行修饰,研究了不同烷基链长度的配体对CdSe NCs尺寸分布和荧光性能的影响,并通过改变溶剂配比制备了纺丝溶液,将其与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）进行杂化,制备了PVP/CdSe QDs荧光杂化纤维。结果表明,与传统CdSe NCs相比,经表面配体的修饰的CdSe NCs在有机溶液中因分子间吸附的降低在溶液中有良好的稳定性,具有可调节的溶解度,弥补了缺陷和悬空键造成的荧光性能下降。在CdSe晶体结构的形成过程中,表面配体也有着显著的调控作用。并且更为重要的是,该研究将表面配体修饰与杂化相结合,改善了表面配体的附着,在杂化材料的制备过程中避免了硒化镉纳米晶体与高分子基体直接接触,为荧光团提供了良好的发光微环境,保证了CdSe NCs的荧光性能,使杂化纤维具有良好而稳定的荧光性能。同时,PVP的引入使CdSe NCs的生物毒性和环境毒性得以改善,使材料更加环境友好且具有更好的生物相容性,大大提升了材料的应用范围。事实证明,PVP/CdSe QDs杂化微纤维杂化相容性和分散性良好,具有优异的荧光性能和材料成型性,纤维合成方式简便易行且造价低廉,可应用于溶液处理,光学照明,电极材料,和生物成像等各个领域。     

基于野外可见近红外光谱和水分影响校正算法的土壤剖面有机碳预测

土壤是陆地碳循环的中枢,充分发挥土壤固碳潜力有助于减缓全球气候变化。土壤有机碳 (SOC) 的高度分异性同时体现在空间和垂直分布上,但是许多前期研究往往只考虑了空间分异,而忽略了垂直分异。尤其在青藏高原这种高寒山区,土壤样品采集难度较大且费用昂贵。可见近红外 (Vis-NIR) 光谱作为传统土壤实验室化学分析的辅助手段,能够较为快速和精准地估测SOC含量。但是土壤水分等环境因素会掩盖或改变SOC的Vis-NIR光谱吸收特征进而削弱模型预测精度。外部参数正交化 (EPO) 和分段直接标准化 (PDS) 算法可以有效校正水分对光谱的影响,但其在野外新鲜土柱上的表现还不得而知。本研究旨在探索不同水分影响校正算法对野外剖面土壤光谱的校正能力,对采自中国青藏高原海拔2 900～4 500 m色季拉山的共26个1 m深土柱。沿深度以5 cm×5 cm为测量单元,从各单元中心采集共计386个野外原状湿样Vis-NIR光谱,并在实验室内测得相应386个研磨干样的Vis-NIR光谱以及SOC含量。经EPO和PDS算法校正土壤水分对光谱的影响后,通过随机森林建立土壤光谱和SOC含量的定量预测模型,并使用靴襻法评估不同校正处理下预测模型的不确定。土柱整体及垂直分布的精度结果表明,经PDS法转换的农田和草地土柱湿样光谱均表现出良好的水分校正效果,而EPO法仅对农田土柱有效。水分影响校正算法在不同土壤深度上也存在显著差异,EPO和PDS对农田和草地表层样本的水分校正均效果明显。两种校正方法的效果显示出地类和土层深度的依赖性。本研究为利用Vis-NIR光谱技术在高寒山区野外快速准确估算土壤碳含量的垂直分异提供了必要参考。