基于自然单元法的极限上限分析

自然单元法是一种基于离散点集的Voronoi图和Delaunay三角化几何信息,以自然邻近插值为试函数的新型数值方法.相对于一般无网格法中常采用的移动最小二乘近似而言,自然邻近插值不涉及到复杂的矩阵求逆运算,更不需要任何人为的参数,可以提高计算效率.采用该方法构造的形函数满足Delta函数的性质,可以像有限元一样准确地施加边界条件,可以方便处理场函数及其导数的不连续性的问题.论文将自然单元法应用到极限上限分析中,编制了相应的计算程序,通过极限分析的几个经典算例进行了验证,同时采用类似于分片应力磨平的方式,编制相应的磨平程序,由计算点上的塑性耗散功外推得到了节点上的塑性耗散功的值,从而画出了极限状态下结构的塑性耗散功的分布云图.计算结果表明采用自然单元法求解极限上限分析具有稳定性好,精度高,收敛快等优点.     

用于生物检测的链霉亲和素修饰γ-Fe2O3@Au复合颗粒的制备与表征

制备了粒径为30 nm左右的γ-Fe₂O₃磁性颗粒, 利用巯基硅烷(MPTES)的偶联作用最终制备了粒径约为35.9 nm的金磁复合颗粒. 用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)等方法对所得金磁颗粒的表面形貌、大小、结构、光学和磁学性质进行了表征. 结果表明: 金成功地包覆到了γ-Fe₂O₃颗粒的表面, 所得金磁颗粒具有超顺磁性. 利用静电吸附作用, 链霉亲和素有效修饰到了γ-Fe₂O₃@Au复合磁性颗粒表面. 通过扫描仪检测其捕捉Cy3标记寡核苷酸序列后的荧光信号, 证明了链霉亲和素修饰的γ-Fe₂O₃@Au复合磁性颗粒有生物活性, 且没有荧光背景, 在生物检测领域表现出了很大的应用前景.     

两种非蛋白氨基酸的新功能: 与丙二醛相互反应的机制

丙二醛(MDA)是生物分子氧化的典型羰基中间体, 是脂质过氧化的典型终末产物. 这类活性羰基中间体引起组织蛋白的老化与恶化及DNA损伤. 牛磺酸在人体内具有非常广泛的生理功能, 而g-氨基丁酸(GABA)是神经系统的一种重要抑制性神经递质, 因此二者是两种很重要的非蛋白氨基酸. 研究了在生理条件下牛磺酸或GABA是否直接诱捕MDA从而保护组织蛋白不受伤害. 将牛磺酸或GABA与MDA在生理条件下温浴48 h, 经高效液相、质谱等分析手段分析, 发现牛磺酸或GABA与MDA直接反应, 通过HPLC分离, 都生成两种主产物, 一种是没有荧光的紫外吸收峰为274～278 nm 的产物, 一种是有荧光的产物, 这种类似脂褐素(Ex. 392～395 nm/Em. 456～364 nm)的荧光产物是1,4-二氢吡啶衍生物. 牛磺酸或GABA与MDA的反应表明它们在生理条件下具有清除活性羰基的功能, 而这种毒性羰基与很多羰基紧张相关的疾病及衰老有关.     

非对称开采时矿柱失稳的尖点突变模型

针对非对称开采时矿柱稳定性问题建立了一个简化的力学模型．基于势能原理,应用尖点突变理论对矿柱成为非稳定系统进行了探讨,导出了失稳的充要条件、矿柱变形突跳量和能量释放表达式,为定量研究其失稳问题奠定了基础．结果表明:系统的失稳不仅与其所受载荷有关,而且与其内部刚度分配有关,当相对刚度值越大,所承受的临界载荷也越大,越不容易失稳．反之,越容易失稳,且失稳时所释放的能量越大,危害也越大．给出了算例,其计算结果可为安排开采顺序、合理布置采场等提供依据．     

Hamilton系统的连续有限元法

利用常微分方程的连续有限元法,对非线性Hamilton系统证明了连续一次、二次有限元法分别是2阶和3阶的拟辛格式,且保持能量守恒;连续有限元法是辛算法对线性Hamilton系统,且保持能量守恒．在数值计算上探讨了辛性质和能量守恒性,与已有的辛算法进行对比,结果与理论相吻合．     

一种新型三角形裂尖单元及其在结构裂纹分析中的应用

构造了一种适合边界元分析裂纹问题的三角形单元,该单元中的形函数包含两部分,主要部分用于捕捉裂纹尖端上位移分布的陡峭特性(性质),另一部分为常规的拟合函数,体现裂纹尖端位置附近的物理量在其他方向上的连续分布。形函数主要部分的构造充分利用了已有理论研究获得的结论,在裂纹表面,随着距离远离尖端,位移分布与■函数保持同阶变化。在传统形函数的基础上,通过先乘以一项同阶于■的变量项,再在系数中将其在形函数所在点上的值除去,便得到新型的用于拟合裂纹尖端附近位移和面力分布的形函数。新的形函数能够满足形函数的delta性质,但归一性不再满足,因此,新的形函数只用于物理量的拟合,而几何量的拟合依然采用传统方案。通过对偶边界元方法计算裂纹尖端的张开位移后,利用一种位移外插方法计算获得应力强度因子。数值算例关注了一种无限域内的圆盘裂纹,应用新构造的三角形单元于对偶边界元中计算结构在受到斜拉力时裂纹尖端的三种应力强度因子。通过与参考解进行对比,验证了该插值方案用于对偶边界元分析裂纹问题时的正确性和高精度。     

内嵌CuO薄膜对并五苯薄膜晶体管性能的改善

制备了基于内嵌氧化物铜(CuO)薄膜的并五苯薄膜晶体管器件. 将3 nm CuO薄膜内嵌入到并五苯(pentacene)中, 作为空穴注入层, 降低电极与并五苯之间的空穴注入势垒. 相对于纯并五苯薄膜晶体管器件, 研制的晶体管的迁移率、阈值电压(V_TH)、电流开关比(I_on/I_off) 等参数都有明显改善. X射线光电子能谱数据表明, 这种空穴注入势垒的降低源自并五苯向CuO的电子转移.     

B2-NiAl纳米薄膜厚度对其弹性性能影响的模拟研究

本文应用分子动力学(MD)技术和改进分析型嵌入原子模型(MAEAM)研究B2-NiAl纳米薄膜有关弹性性能的尺寸效应和表面效应. 首先计算块体B2-NiAl合金的弹性性能和该类薄膜的厚度尺寸对其表面能的影响, 发现块体B2-NiAl薄膜的弹性性能与已有的实验和理论计算结果接近, 而薄膜表面能仅与表面原子组分有关, 基本不受其厚度尺寸的影响. 在此基础上, 重点研究了纳米薄膜的弹性性能随其厚度尺寸变化关系, 发现所有纳米薄膜弹性性能都随其尺寸增加而呈指数变化, 并受表面原子组分调控. 并进一步分析尺寸影响纳米薄膜弹性性能的内在机理, 发现纳米薄膜的晶面间距偏离和表面是影响其弹性性能随尺寸变化的主要因素, 并与以前实验和理论研究结果相符合.     

镍基单晶合金非对称循环载荷低周疲劳实验研究与寿命预测

对三种不同晶体取向的DD3单晶合金试样在680℃温度下进行非对称循低周疲劳试验,表明晶体取向对疲劳寿命有显著影响.用取向函数修正总应变范围可在很大程度上消除晶体取向对疲劳寿命的影响,引入参量k表示非对称循环载荷对疲劳寿命的影响,它与循环寿命之间呈幂函数关系.根据影响单晶合金低周疲劳寿命的主要因素,提出由总应变范围、取向函数和参量k构成循环塑性应变能的计算方法。用塑性应变能作为损伤参量导出单晶合金低周疲劳寿命预测模型,利用DD3单晶合金低周疲劳试验数据进行验证,光滑试样和缺口试样试验数据分别落在2.6倍和2倍的偏差分布带内.     

热液体动力扭带清洗动力学及其工程应用

为了解决传统扭带存在自转动力矩弱和传热强化幅度低的问题，研究入口反旋斜齿扭带的动力学理论，方法是将总动力矩分解为虚拟的光滑扭带动力矩和虚拟光滑扭带下的螺旋液流对斜齿的冲推力矩之和，运用动量矩定理分析建立了动力矩计算式．以此式指导结构优化和工程应用，使自转动力矩和传热系数均比传统扭带有了成倍提高，设备总阻力仍然在工程许可范围内，成为可以广泛应用于较低流速下自动清洗防垢与高效强化传热的新元件．