Diffusion of moisture in deformable porous media. Anisotropic fibrous materials

This paper presents a study on the deformation of anisotropic fibrous porous media subjected to moistening by water in the liquid phase. The deformation of the medium is studied by applying the concept of effective stress. Given the structure of the medium, the displacement of the solid matrix is not taken into account with respect to the displacement of the liquid phase. The transport equations are derived from the model proposed by Narasimhan. The transport coefficients and the relation between the variation in apparent density and effective stress are obtained by test measurements. A numerical model has been established and applied for studying drip moistening of mineral wool samples capable or incapable of deformation.Nomenclature D mass diffusion coefficient [L²t^–1] - e void fraction - g gravity acceleration [Lt^–2] - J mass transfer density [ML^–2t^–1] - K hydraulic conductivity [Lt^–1] - K _s hydraulic conductivity of the solid phase [Lt^–1] - K ^* hydraulic conductivity of the deformable porous medium [Lt^–1] - P pressure of moistening liquid [ML^–1 t^–2] - S degree of saturation - t time [t] - V speed [Lt^–1] - X horizontal coordinate [L] - Z vertical coordinate measured from the bottom of porous medium [L] - z z-coordinate [L] Greek Letters porosity - ₁ total hydric potential [L] - _g gas density [ML^–3] - ₁ liquid density [ML^–3] - ₀ apparent density [ML^–3] - _s density of the solid phase [ML^–3] - density of the moist porous medium [ML^–3] - external load [ML^–1t^–2] - effective stress [ML^–1t^–2] - bishop's parameter - matrix potential or capillary suction [L] Indices g gas - 1 moistening liquid - p direction perpendicular to fiber planes - s solid matrix - t direction parallel to fiber planes - v pore Exponent * movement of solid particles taken into account     

双周期裂纹压电材料反平面剪切问题断裂力学分析

研究压电材料双周期裂纹反平面剪切与平面电场作用的问题．运用复变函数方法，获得了该问题严格的闭合解，并由此给出了裂纹尖端应力强度因子和电位移强度因子的精确公式．数值算例显示了裂纹分布特征对材料断裂行为的重要影响．叠间小裂纹能够对主裂纹的应力和电位移场起着屏蔽作用，相反行间小裂纹却起着放大作用，至于钻石形分布裂纹的影响规律则更为复杂．对于某些特殊情形给予了解答并导出一系列有意义的结果。     

The scattering of harmonic elastic anti-plane shear waves by two collinear cracks in the piezoelectric plate by using the non-local theory

In this paper, the dynamic interaction between two collinear cracks in a piezoelectric material plate under anti-plane shear waves is investigated by using the non-local theory for impermeable crack surface conditions. By using the Fourier transform, the problem can be solved with the help of two pairs of triple integral equations. These equations are solved using the Schmidt method. This method is more reasonable and more appropriate. Unlike the classical elasticity solution, it is found that no stress and electric displacement singularity is present at the crack tip. The non-local dynamic elastic solutions yield a finite hoop stress at the crack tip, thus allowing for a fracture criterion based on the maximum dynamic stress hypothesis. The project supported by the Natural Science Foundation of Heilongjiang Province and the National Natural Science Foundation of China(10172030, 50232030)     

微型燃料电池制备及其微通道摩擦性能的研究

阐述了微型燃料电池的制备过程,结合传统燃料电池数学理论和微流体力学,建立了微型质子交换膜燃料电池(μPEMFC)的数学模型,分析了微通道特性(如摩擦系数和水力直径等)对微型燃料电池性能的影响.结果表明:运用Fluent软件对模型进行计算的仿真结果与公开实验数据基本符合,验证了模型正确性;而传统模型的仿真结果小于真实值;当气道的水力直径Dh从348降至100时,电池性能有所上升;而当Dh值降至61.1时,其性能有所下降.     

用自制仪器精确测定变温液体的粘滞系数

介绍了用恒流法自制仪器精确测定液体的粘滞系数.该自制仪器,能有效地保证底部的密封性、液体水位恒定和可操作性,还增设一个玻璃管连通器,附加一根标尺和游标使液体水位的测量精确度提高.并在接毛细管输出液体的量筒处加上光电计使测量液体流速的精确度提高,采用该仪器测定了水和乙醇两种液体在变温条件下的粘滞系数,经实验比对,所测得结果与理论值能较好地吻合.同时设计了可调换不同管径的毛细管,能快速准确地测量多种变温液体的粘滞系数.     

土中爆炸地冲击能量分布研究

利用数值模拟方法研究了土中装药不同埋设深度爆炸能量分布问题,通过试验得到了耦合系数数据。给出了自由场条件下,封闭爆炸最小比例埋深为2.0 m/kg1/3,这与美军设计规范TM5-855-1中的数据0.56 m/kg1/3相差较大,分析了产生差异的可能原因。并指出本文中给出的冲量型耦合系数与TM5-855-1中的应力型耦合系数是有所区别的,应该注意其使用范围和对象。     

平面坡体渐进破坏模型及其应用

平面坡体渐进破坏模型旨在通过在坡体稳定性分析中引进渐进坡坏的概念,来较合理地考虑岩土材料的峰值强度和残余强度在稳定性分析中的不同作用。通过与其它稳定性分析方法进行比较以及实例应用研究,证明该计算模型可用于初步判断坡体稳定状态并估算其破坏变形范围。这一研究也说明了水对边坡破坏的重要作用。     

梁板结构埋入压电片的深度和厚度优化研究

根据梁的弯曲变形理论，以及压电材料的压电效应，对压电复合材料梁结构的应变和应力状态进行了分析。推导了压电材料埋入梁结构时其埋入深度和压电材料本身厚度的优化目标函数。根据优化目标函数，绘制出了在给定的基体材料和压电材料弹性模量比之下，压电材料的驱动力矩随埋入深度和压电材料厚度变化的三维曲面和等高线图，直观地表示出了埋入型压电材料智能结构获得最佳驱动力矩的配置方案。同时也分析了结构和压电材料两者的弹性模量之比对其结果的影响。结果表明，压电材料对于结构的作动力矩与其埋入基体材料的深度、本身厚度以及基体材料和压电材料的弹性模量之比都有着密切的联系。同时将结果也推广到了压电板结构，此时压电材料和基体材料的泊松比时其结果也有一定的影响。     

HKD-1型航空润滑油特征剪切应力及有效粘压系数确定的研究

在球盘式拖动力试验机上,对HKD-1型航空润滑油进行拖动力测量,给出了根据拖动力试验曲线的非线性上升段确定润滑油有效粘压系数和特征应力的方法,对HKD-1型航空润滑油在试验条件下的粘压系数和特征应力进行分析,并建立了其计算公式.结果表明:特征应力和有效粘压系数的求解方法简单合理,其计算公式的拟合精度较高,可为轴承动态特性设计提供计算依据;随着接触压力、入口油温和滚动速度增加,HKD-1型航空润滑油的特征应力增大,其粘压系数减小;滚动速度对特征应力和粘压系数的影响小于接触压力和入口油温.     

压电压磁复合材料中裂纹对反平面简谐弹性波的散射问题

分析了压电压磁复合材料中裂纹对反平面简谐弹性波的散射问题。利用傅立叶变换,使问题的求解转换为对一对以裂纹表面上的位移差为未知变量的对偶积分方程的求解。为了求解对偶积分方程,把裂纹面上的位移差展开为雅可比多项式形式,进而得到了裂纹长度、入射波波速及入射波频率对裂纹应力强度因子的影响。从数值结果可以看出,压电压磁复合材料中可导通裂纹的反平面问题的动应力奇异性与一般弹性材料中的反平面断裂问题动应力奇异性相同。