机器学习原子间相互作用建模

原子间相互作用建模是分子动力学模拟的核心问题之一.基于第一性原理的建模准而不快，经验势模型快而不准，因此人们长期面临精度和效率只得其一的两难困境.基于机器学习的原子间相互作用建模在达到第一性原理精度的同时，计算开销大大降低，因而有希望解决这一两难困境.本文将介绍构造基于机器学习的原子间相互作用模型的一般框架，归纳近年来的主要建模工作，并探讨这些工作的优势和劣势.     

难燃生物质气凝胶的设计制备与性能研究

本论文通过植酸交联果胶,制备了一种集环保、难燃、隔热与力学增强于一体的全生物质复合气凝胶。植酸的加入大幅提升了果胶的成炭能力并赋予了材料极佳的阻燃性能,使果胶/植酸气凝胶材料的氧指数高达41.5%,在UL-94垂直燃烧测试中达到V-0级,在锥形量热测试中的热释放速率与总热释放均显著降低。同时,复合气凝胶具有较低的导热系数(34.5～38.1 mW/m·K)。此外,得益于植酸与果胶间的交联作用,复合气凝胶表现出显著的力学增强,其压缩模量达6.7±1.0 MPa,比模量高达118.0±17.6 MPa·cm~3·g~(-1)。这些特点使得这种全生物质难燃气凝胶在航空、航天、高层建筑等领域具有广阔的应用前景。     

带裂纹矩形板自由振动解析解

选取带有补充项的双重正弦傅里叶级数作为振型函数通解,来解析研究带裂纹矩形板的自由振动特性。先将带裂纹矩形板分割成若干小矩形板,利用各小矩形板的边界条件,并结合振型函数中待定常数的物理意义,简化得到各小矩形板的振型函数,再结合各板的控制方程、未使用的边界条件、公共边协调条件及本文提出公共自由角点的协调条件,建立求解频率的代数方程组,然后将其转化为广义特征值问题来求解带裂纹矩形板的无量纲频率;最后选取具体参数进行计算并与文献结果对比,吻合良好,证明了本文采用的研究方法以及所提出公共角点协调条件的正确性和合理性。由于该振型函数能满足矩形板的任意边界约束,且其中的待定常数具有明确的物理意义,所以可使矩形板问题的求解统一化、简单化和规律化。     

Defects in Statically Unstable Solids: The Case for Cubic Perovskite α-CsPbI3

High-temperature phases of solids are often dynamically stable only. First-principles study of point defects in such solids at 0 K is prohibited by their static instability, which results in random structures of the defect-containing supercell so that the total energy of the supercell is randomly affected by structural distortions far away from the defect. Taking cubic perovskite α-Cs Pb I3 as an example, we first present the problem incurred by the static instability and then propose an approac...     

A transient process observation method based on the non-homogeneous Poisson process model

The current-mode-counting method is a new approach to observing transient processes,especially in transient nuclear fusion,based on the non-homogeneous Poisson process(NHPP)model.In this paper,a new measurement process model of the pulsed radiation field produced by transient nuclear fusion is built based on the NHPP.A simulated measurement is performed using the model,and the current signal from the detector is obtained by simulation based on Poisson process thinning.The neutron time spectrum is reconstructed and is in good agreement with the theoretical value,with its maximum error of a characteristic parameter less than 2.3%.Verification experiments were carried out on a CPNG-6 device at the China Institute of Atomic Energy,with a detection system with a nanosecond response time.The experimental charge amplitude spectra are in good agreement with those obtained by the traditional counting mode,and the characteristic parameters of the time spectrum are in good agreement with the theoretical values.This shows that the current-mode-counting method is effective for the observation of transient nuclear fusion processes.     

波尔共振实验"异常现象"的研究

对波尔共振实验中的两个"异常现象"进行了研究.研究发现,轴承摩擦和弹簧非线性效应是造成阻尼振动实验中出现"异常现象"的主要因素;电机转速的不稳定性能够导致受迫振动实验中"异常现象"的出现.通过添加两个非线性项和一个频率修正项,经数值计算表明,实验中的"异常现象"能得到很好的分析和解释.     

非常规态型近场动力学热黏塑性模型及其应用

在非常规态型近场动力学(non-ordinary state-based peridynamics,NOSB-PD)理论框架下构建了考虑应变率效应、塑性硬化、热软化效应和材料断裂特征的非局部三维热黏塑性固体本构模型以及相应的非局部空间积分型数值算法,并应用于金属类材料和构件在冲击载荷作用等工况下的高应变率热黏塑性变形与破坏分析.通过对经典含初始裂纹Kalthoff-Winkler板冲击试验进行三维近场动力学模拟,可得到裂纹的起裂角度、扩展路径、扩展速度以及裂纹扩展过程中靶板等效应力和温度分布,所得结果与已有试验结果和其他数值方法结果吻合较好.在此基础上,应用该模型分析了不同冲击速度作用下金属靶板的变形与裂纹扩展过程,结果表明:该模型能较好地模拟不同冲击速度(应变率)情况下靶板的变形与破坏全过程.随着冲击速度变化,初始裂纹的起裂时间、扩展方向和扩展速度呈一定规律变化.冲击速度越低,起裂时间越晚(直至冲击速度低于某值时初始裂纹不扩展),裂纹扩展速度峰值越低,冲击过程中靶板温度峰值越低,完全扩展所需时间越长.     

CdS/石墨烯纳米复合光催化剂的可控合成及其性能研究

光催化技术是一种在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术。为提高光催化效率,利用简单的“自下而上”法合成了尺寸可控,具有中空内核且核与壳之间有一定间隙层的中空蛋黄壳结构型CdS/石墨烯复合光催化剂Hollow CdS@void@GR。采用多晶粉末X-射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)和比表面积测定(BET)表征样品的晶体结构、微观形貌、元素组成和孔结构。采用光催化降解罗丹明B(RhB),采用紫外-可见漫反射光谱仪(DRS)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP)测定Cd²⁺浓度,分析该材料的光催化性能及抗光腐蚀性能。结果表明：Hollow CdS@void@GR的结构大小可通过PS模板大小、S/Cd比例、超声反应时间及TEOS量进行调控。在强光照射下,由于多级中空结构,中空CdS内核与中空GR外壳之间的协同效应,Hollow CdS@void@GR纳米复合材料表现出较强的光催化活性、优异的光催化稳定性和良好的抗光腐蚀作用。