《实验结构力学》教学实验平台探究

实验教学是培养学生工程实践能力和创新意识的一种重要手段, 然而作为土木工程专业的一门重要专业基础课,《结构力学》是没有实验内容的, 这严重制约了教学实践课程的深入开展, 同时影响了学生对理论内容的理解和掌握. 本文详细介绍了自主研发的一套积木式实验结构力学平台. 该平台可方便地安装各种测试仪器仪表、加载装置, 实现了平面结构中常用的各种约束装置以及防平面外变形限位装置, 基本满足学生进行自主、自组、创新、开放实验的要求, 为实验结构力学的发展和推广提供了良好的基础设施.     

采用组合引导磁场的多注二极管设计

分析了采用单一同轴磁场时强流相对论多注阴极的侧端发射问题,研究了在不同磁场内半径和多注漂移管长度情况下多注电子束的传输效率。研究发现:由于引导磁场尺寸有限,高压下多注阴极杆及多注阴极柱的电子束发射是影响多注电子束传输效率的主要因素,且该部分电子束对多注漂移管入口管壁的轰击直接影响了多注速调管的重频能力。设计了采用永磁铁和同轴磁场组合工作的强流相对论多注二极管,理论分析和模拟计算证明:基于组合磁场的多注二极管可明显减弱甚至抑制多注阴极发射球头以外的电子束发射,并且组合磁场的磁场位形和强度可满足强流相对论多注电子束的高效、稳定传输。     

ZIF-67改性木质素磺酸钠/聚乙烯亚胺层层自组装膜的纳滤性能研究

基于木质素磺酸钠/聚乙烯亚胺纳滤膜的可行性,制备了ZIF-67改性的木质素磺酸钠/聚乙烯亚胺复合纳滤膜。通过层层自组装技术在聚砜基膜上沉积了ZIF-67改性的聚电解质阴/阳离子层,以不同的料液Mg SO_4、CaCl_2和NaCl为分离体系来探究ZIF-67改性木质素磺酸钠/聚乙烯亚胺复合膜的分离性能,发现本研究制备的ZIF-67改性木质素磺酸钠/聚乙烯亚胺复合膜在不降低截留率的前提下,渗透通量较木质素磺酸钠/聚乙烯亚胺纳滤膜可提高到约原来的两倍。本文运用层层自组装技术制备的ZIF-67改性的新型纳滤膜,可应用于水软化领域且简便可行。     

矿物基环境修复材料制备及应用的综合性实验设计

为促进“研学结合”,增强学生实际操作能力,依托于化学实验平台设计了“矿物基环境修复材料制备及应用”的化学综合实验。实验内容包括改性沸石材料的制备、表征和应用探索。实验由教师科研成果转化而成,已在本校环境化学综合实验课中进行教学实践,该实验可以使学生掌握文献调研、材料制备与表征、性能分析、数据处理等重要技能,锻炼学生综合实验设计和思维创新的能力,激发了学生探索环境修复材料前沿知识的兴趣。     

17世纪比利时著名的化学家——范·海尔蒙特

范·海尔蒙特是比利时化学家,因"柳树实验"闻名于世,创建了定量分析的化学研究方法,发现二氧化碳并提出化学术语"气体",是气体化学研究的奠基人。通过回顾海尔蒙特的研究生涯,感受他淡泊名利、坚持不懈、默默无闻的研究精神和品质。     

分子动力学模拟冲击波加载下CL-20/BTF共晶的分解

本文采用Reax FF-lg分子反应性力场研究了六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)和苯并三氧化呋咱(BTF)形成的共晶在冲击波加载下的反应情况。结果发现:冲击波速度为Us=9 km·s-1时,含能分子快速分解。冲击加载在不同方向上时,分解速率不同,冲击波沿X轴方向时分解最快。反应早期主要是N-NO2键的断裂,生成NO2。较大分子质量的团簇会出现在反应前期,随着反应的进行团簇数量增加。整个模拟过程中,主要产物N2的数目有较大波动,28 ps达最大值。冲击波速度对反应后期的影响较小。     

水蒸气对褐煤原位气化半焦反应性能及微观结构的影响

为了揭示水蒸气对半焦反应性和微观结构的影响,在自制两段新型反应器上依次进行了褐煤干燥、热解及"热"焦的水蒸气原位气化研究。利用TGA、BET和Raman光谱仪,对原位气化半焦进行反应性和微观结构解析。结果表明,在反应温度为600 ℃时,水蒸气对半焦转化率、反应性及微观结构影响很小。温度达到700~900 ℃,在半焦与水蒸气接触的前2 min,虽然半焦转化率变化不大,但其反应性、小环(3~5个芳环)与大环(≥6个环)体系之比及含氧官能团却急剧降低;大于2 min,半焦转化率逐渐增大,反应性、小环与大环之比及含氧官能团缓慢降低;而半焦孔结构在2 min 前后却具有基本一致的变化趋势。半焦与水蒸气接触的前2 min,小环与大环之比和含氧官能团急剧降低是导致反应性显著降低的重要因素,大于2 min,芳环体系的变化是导致反应性进一步降低的原因。     

利用激光背向散射成像的马铃薯品质智能分级

激光背向散射成像是激光与生物组织相互作用产生散射光的成像,在农产品的品质分类中有着广泛的应用。利用激光背向散射成像技术与深度学习,实现马铃薯在不同存储情况下的品质分类。对激光背向散射进行理论分析,搭建激光背向散射成像的数据采集系统,对马铃薯样品进行激光背向散射图像采集,得到新鲜马铃薯、冰箱存储与室温存储马铃薯的激光背向散射成像数据集。对数据集利用改进后的VGG16网络进行训练,并与DenseNet121网络、原始VGG16网络的训练结果进行对比。结果显示,改进后的VGG16网络对数据集的分类准确率为95.33%。由此表明,激光背向散射成像结合深度学习可以实现马铃薯品质的智能分级。     

HO2非均相摄取系数的测量与参数化

HO₂自由基与环境大气气溶胶的非均相反应是HO₂自由基的重要汇之一,对大气氧化能力有重要影响,对大气颗粒物的物化性质等进一步产生影响。HO₂的非均相反应过程的定量描述对不同地区大气氧化性与臭氧生成能力等问题的探求具有重要意义。目前不同研究小组测量的摄取系数可相差3到5个数量级,深入探究不同条件下不同种类气溶胶对HO₂自由基的非均相摄取机制,对摄取机制进行参数化表达,并准确测量摄取系数是量化其环境影响的关键。本文深入介绍了HO₂非均相摄取的原理与参数化表达,总结了已有的研究结果与进展,对不同的影响因素进行总结分析,并对此领域未来的发展方向提出建议与展望。     

四氯化碳液相催化加氢制氯仿多元金属催化剂的制备及其催化性能

以贵金属M(=Pd,Pt)为主要活性成分,掺加过渡金属Fe和Ni作为助剂,采取浸渍和氢气还原法制备了椰壳活性炭(ACcs)负载的单元金属(M/ACcs)、二元金属(M-Ni/ACcs、M-Fe/ACcs)和三元金属(M-Ni-Fe/ACcs)系列催化剂;通过CC_l4液相催化加氢制氯仿反应考察了这些催化剂的催化活性和选择性。结果表明,Pd基催化剂的催化活性明显高于Pt基催化剂,但后者对氯仿的选择性优于前者;在前5 h加氢反应时段,两系列催化剂的活性顺序为:Pd-Ni-Fe/ACcsPd-Fe/ACcsPd/ACcsPd-Ni/ACcs和Pt/ACcs≈Pt-Fe/ACcsPt-Ni/ACcsPt-Ni-Fe/ACcs;总体上,引入Fe对于催化性能的改善效果要优于Ni,Ni的单独引入则会不同程度地降低催化活性。综合考量成本、活性和选择性等因素,优选Pd-Ni-Fe/ACcs作为催化剂,在393 K下反应5 h,可实现CC_l497.6%的转化率以及接近100%氯仿的选择性。