一种求解振动方程的递推方法

提出了一种简便的求解结构振动方程的递推方法.该方法类似于有限元方法对空间进行离散处理的做法,把时间域离散成一系列小区间,在每一小区间对动力学方程进行简化处理以便求出其解析解,然后利用连续性条件导出递推关系式.与传统的数值积分法(如差分法、Wilson θ及Newmark β法等)只是从数学角度进行近似处理不同的是:该方法充分利用了原动力学方程的信息,具有明确的物理意义.就线性和非线性振动方程进行了数值模拟运算,结果表明了该方法在动力响应分析中的有效性.     

高温高应变率下ZL101A铝合金的流变应力特征与本构模型

采用分离式霍普金森压杆系统和高温设备对ZL101A铝合金进行了常温和高温下的动态压缩实验,得到了应变率范围为2 900～6 100 s^-1、温度范围为20～600℃的动态压缩应力-应变曲线。实验结果表明：ZL101A铝合金具有应变率硬化效应,并且随着温度的升高,应变率硬化效应减弱;ZL101A铝合金在不同应变率下均存在明显的温度软化效应,且随着温度的升高,塑性变形引起的绝热温升使热软化作用增强。为了得到应变率和温度对材料流变应力的影响,将应变率效应和温度效应进行解耦,得到一种适用于ZL101A铝合金材料的动态本构模型。对比模型预测结果与实验数据发现,建立的本构模型可以很好地描述ZL101A铝合金的流变应力特征。     

沸石咪唑酯骨架材料用于水中污染物的去除

当前水污染问题严重制约了国民经济和社会的发展,对水污染的控制与治理具有重大研究意义且刻不容缓。沸石咪唑酯骨架结构材料（zeolitic imidazolate frameworks,ZIFs）作为新兴化学与材料科学相结合产物,凭借其结构稳定、比表面积大和性能优良等特点在全球范围内受到广泛关注,并逐步应用于去除水中的污染物。本文以ZIF-8为代表,综述沸石咪唑酯骨架材料去除水中污染物的研究与进展,系统介绍了其作为吸附剂及光催化剂对水中污染物的去除效果,总结了ZIFs制备条件和环境因素对其去除水中污染物的影响,并对今后的研究进行了展望,以期为ZIFs材料应用于实际污染水体的处理提供理论支撑。     

水源热泵水处理系统DOM三维荧光光谱特征分析

为探明水源热泵水处理系统的净水过程,提高热泵系统能效,采用三维荧光光谱研究了水处理系统各单元水DOM的荧光。结果表明,水源热泵水处理系统对DOM处理效果不佳,且长期被忽略,影响其能效。过滤器清洗周期对蛋白类有机组分、微生物代谢产物和类腐殖质的去除影响大;系统内HIX指数均<4,其DOM主要来源是微生物代谢产物和蛋白类物质。清洗周期过长会造成系统内部淤泥堵塞,引发系统内DOM泄露。水中类富里酸和蛋白类有机组分可能来源于小环藻,而类腐殖质则可能来源于其他藻类。系统内DOM的去除效果主要受过滤器运行周期影响,为防止热泵系统结垢问题,应该针对水源地的水质加大清洗频次,并强化水源热泵系统的水处理。     

减小高速列车荷载对地面结构损害的数值分析

用数值模拟的方法研究无填充壕沟、注水壕沟和砼填充壕沟对地表高速列车荷载引起振动的防护能力。运用LS-DYNA软件,对高速列车荷载作用下地面结构所产生的动力响应进行数值分析。通过数值模拟计算发现,无填充壕沟和注水壕沟可以明显降低地面结构关键点上的加速度与应力幅值,而砼填充壕沟并无明显降低结构中关键点上的加速度与应力值。对于地表高速列车荷载引起的地面结构振动,无填充壕沟与注水壕沟都有明显的防护作用,而砼填充壕沟的防护作用不明显。     

超滤/纳滤双膜工艺处理苦咸水过程中DOM三维荧光特征分析

为探明“超滤-纳滤”双膜深度处理工艺处理苦咸水过程中DOM组分三维荧光特征的变化规律,采用三维荧光光谱研究了双膜工艺净水过程中DOM组分变化,发现原水中主要含有两个强度较高的尖峰和两个强度较低的尖峰,随着净水的流程,水样中的荧光峰值逐渐减弱。采用平行因子分析的方法对净水过程中的水样进行了定量分析,在对各水样进行三线性分解的过程中发现水样中主要含有以高激发光类色氨酸和低激发光类色氨酸为代表的类蛋白物质,以紫外类富里酸和可见类富里酸为代表的类富里酸两类因子,并通过水样中各因子的最大荧光峰强度的变化分析了DOM组分的变化规律,其中原水的类蛋白物质因子和类富里酸因子的荧光峰强度分别为0.351 08和0.175 55,类蛋白物质荧光峰的荧光强度大于类富里酸荧光峰,说明原水受到了一定程度外源有机物的污染。在经过水厂原有“混凝-沉淀-过滤”的工艺处理后,DOM的去除效果不佳,类蛋白物质在经过常规工艺处理后仅下降了22.27%,而对于类富里酸具有一定的去除效果,下降了47.57%。“混凝-沉淀-过滤”的常规工艺中未完全去除的DOM将进入“超滤-纳滤”双膜法净水工艺,双膜法工艺中超滤单元对DOM没有很好的去除效果,主要起预处理作用,保障进入纳滤单元的水质;对DOM去除起主要作用的是纳滤单元,经纳滤单元处理后,水中DOM大幅下降,两类因子的荧光峰强度分别为0.013 67和0.002 56,与原水相比,类蛋白物质下降了96.11%,类富里酸物质下降了98.54%。因此,在使用“超滤-纳滤”双膜法工艺处理苦咸水的过程中,应该注意在前处理中选用合适的预氧化处理以加强常规工艺对DOM的去除,在保证除盐效果良好的情况下以减轻DOM对膜污染的影响,本研究将为双膜法的推广应用及其膜污染的控制提供进一步理论基础和科学依据。     

椭圆形溶洞对邻近深埋圆形隧洞的影响分析

将深埋溶洞-隧洞所处的地下空间转换为平面应变情况下的弹性半空间,溶洞为似椭圆形;由于圆形断面隧洞埋深与孔径相比比较大从而不考虑重力梯度影响,考虑隧洞衬砌法向支撑力的影响,且考虑溶洞先于隧洞形成等因素,利用复变函数中的柯西积分法结合Schwarz交替法求解出弹性半空间内椭圆形溶洞及圆形隧洞周边任意一点处的应力值和位移值解析解的具体显式表达式。采用有限元分析对理论推导的椭圆形溶洞-圆形隧洞体系的解析解进行验证。     

CdS/TiO_2纳米管可见光催化剂的制备、表征及光催化活性

以纳米颗粒TiO2(P25)为原料,采用水热合成法制备了具有锐钛矿晶型的TiO2纳米管(TNTs),考察了水热反应温度和焙烧温度对TNTs形貌和结构的影响.以具有双官能团结构的有机分子2-巯基丙酸为偶联剂,采用原位合成和在线组装的方法将CdS量子点(QDs)负载于TNTs上,制得了CdS/TNTs可见光催化剂,研究了2-巯基丙酸浓度对CdS负载量和CdS/TNTs光催化活性的影响.结果表明,在水热温度为150oC,焙烧温度为400oC的条件下,可制得管径为8～10nm,管壁为2～3nm,管长为数百纳米的锐钛矿型TNTs.经CdSQDs修饰后,TNTs的吸收阈值拓展至580nm,在模拟可见光照射下,CdS/TNTs表现出优异的光催化降解罗丹明B性能.     

三维花状结构α-FeOOH纳米材料的制备与表征

以硫酸亚铁、尿素及乙醇为原料,采用低温常压一步回流法制备了具有三维花状结构的α-FeOOH纳米材料.考察了反应时间、反应温度、尿素浓度和乙醇用量对其结构和形貌的影响及α-FeOOH纳米材料对双氯芬酸钠的吸附性能.实验结果表明,当反应温度为90℃、反应时间为6 h、尿素浓度为0.1 mol/L、乙醇的体积分数为20%时,所得α-FeOOH纳米材料具有规整的三维花状结构,对双氯芬酸钠的吸附量达199.2mg/g.基于扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析,推断三维花状结构α-FeOOH的生长机制包括定向聚集和外延生长2个过程,反应初期生成的高活性晶核快速形成不规则橄榄状颗粒并定向聚集成短簇状结构,再沿z轴方向外延生长,形成长簇的三维花状结构.     

不排水双层粘性土地基极限承载力的数值分析

采用弹塑性有限元分析了条形基础作用下不排水条件的双层粘性土地基极限承载力性状。采用修正的地基承载力系数表征,并将不同的几何与土层参数条件下的数值解与上下限解和经典的经验解进行比较。表明弹塑性位移有限元法可以很好地求解地基的极限承载力问题,其求解得到的修正地基承载力系数与基于下限原理的有限元解很接近,而上限解高估了地基的极限荷载值,传统的经验解在某些条件下却偏小。