非一致随机分布复合材料力学参数预测的统计二阶双尺度方法

通过建立统计的二阶双尺度计算方法,预测了非一致随机分布复合材料结构的力学参数,包括刚度参数和弹性极限强度参数.所谓非一致随机分布复合材料结构,是指在整个结构中夹杂随机分布,但分布特征并不是处处相同,而是逐渐变化的,从而导致材料在宏观上具有随着位置连续变化的力学性能.描述了一致和非一致随机分布复合材料结构的特征及其细观表征方法,并建立了统计的二阶双尺度计算公式,讨论了材料的弹性极限强度准则.最后,针对不同的非一致随机分布复合材料,预测了材料的力学参数并与实验数据进行了对比.结果表明,统计的二阶双尺度方法对于预测非一致随机分布复合材料的力学参数是有效的. 关键词： 统计二阶双尺度方法 非一致随机分布 复合材料结构     

微波等离子体法合成SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)中激活剂的浓度猝灭研究

采用微波等离子体法合成SrAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)长余辉发光材料,通过对掺杂不同激活剂浓度的产物的光谱性能、余辉性能、相组成结构的分析以及晶胞常数的计算,探讨了微波等离子体法合成srAl_2O_4:Eu~(2+),Dy~(3+)时,激活剂Eu~(2+)的浓度猝灭特性.XRD测试结果表明,Eu~(2+)离子的掺入对基质晶格畸变影响很小;光谱和余辉性能测试表明Eu~(2+)的掺杂浓度对产物的瞬时发光强度影响较大,相对而言对余辉性能的影响程度不大.产物的发光性能随Eu~(2+)摩尔浓度的增大呈现先增强后减弱的趋势,发光中心Eu~(2+)离子的猝灭浓度为4%.结合EDX结果说明,与高温固相法以及其他一些方法相比,采用微波等离子体合成技术可在一定程度上提高Eu~(2+)离子的临界猝灭浓度,从而为进一步提高长余辉发光材料的发光性能提供了可能.     

基于显微CT图像的近场动力学建模与复合材料微结构破坏模拟

随着纤维增强复合材料应用领域的不断扩展且用量激增,亟需理清复合材料微观结构损伤对宏观力学性能影响的内在机制。因此,发展针对纤维增强复合材料微结构破坏过程的建模与高效模拟方法就显得十分重要。本文借助显微CT(Micro-computed Tomography)扫描技术,提出了一种基于显微CT图像中像素点离散的近场动力学建模与模拟方法。一方面,近场动力学作为一种由积分方程建模的非局部理论,便于采用基于空间点离散的数值计算方法,相比传统的连续介质力学能够更有效地模拟材料从连续变形到裂纹萌生与扩展(非连续变形)的全过程。另一方面,对显微CT图像使用像素点灰度阈值分割处理技术,能够快速建立含有复合材料原位微结构信息的空间点离散模型。该离散模型可以直接用于微结构破坏过程的近场动力学模拟,从而避免了传统的数值模拟技术需要依据像素点先建立光滑的几何模型、再划分成有限单元网格的复杂前处理过程,并且极大地保留了复合材料的原位组分分布信息。数值模拟结果表明,基于显微CT图像的近场动力学建模方法能够精确捕捉到复合材料微结构信息,并能准确模拟纤维增强复合材料的微结构破坏过程。     

Synchronization investigation of the network group constituted by the nearest neighbor networks under inner and outer synchronous couplings

A new synchronization technique of inner and outer couplings is proposed in this work to investigate the synchronization of network group. Some Haken–Lorenz lasers with chaos behaviors are taken as the nodes to construct a few nearest neighbor complex networks and those sub-networks are also connected to form a network group. The effective node controllers are designed based on Lyapunov function and the complete synchronization among the sub-networks is realized perfectly under inner and outer couplings. The work is of potential applications in the cooperation output of lasers and the communication network.     

膜吸附反应器处理含Cu~(2+)废水的小试实验研究

以热改性粉煤灰(TFA)为吸附剂,在膜吸附反应器(MAR)中进行了二级逆流吸附(CTA)工艺和常规吸附工艺小试试验处理含Cu~(2+)废水。结果表明,当TFA投加量为0.5g/L,吸附时间为20min时,CTA工艺在出水效果及膜通量方面均优于常规吸附工艺。采用CTA工艺时,出水Cu~(2+)浓度随运行时间的增加可保持恒定且与稀释因数相关。受曝气作用和进水过程对混合液的影响,CTA工艺可保证反应器中有更多的起吸附作用的悬浮态TFA存在。     

氮化硼对模拟放射性废水中Mn~(2+)的吸附特征

以氮化硼为吸附剂,考察其对模拟放射性废水中锰的吸附平衡、吸附动力学及热力学特征。表征结果显示,氮化硼为纤维状材料,直径在1~2μm,长度在10~20μm,表面多孔,并且包含羟基、氨基等基团。实验结果表明,当废水中Mn2+浓度为11mg/L,氮化硼投加量为0.5g/L时,5min即可达到吸附平衡,平衡时吸附量为10.93mg/g。氮化硼对Mn2+的吸附符合Freundlich、Langmuir及D-R吸附等温模型,吸附机理主要为离子交换。吸附过程可用拟二级动力学模型描述,该过程分为两个阶段,第1阶段中颗粒内扩散为吸附的主要限速步骤,第2阶段主要受液膜扩散作用控制。该过程是自发进行的吸热反应,升高温度有利于反应的发生。     

基于金属纳米球等离增强的高效钙钛矿/硅电池设计

以钙钛矿为顶、晶硅为底的钙钛矿/硅叠层电池可以提高太阳光谱的利用率,突破单结电池中的肖克利极限(SQ极限),是实现更高光电转换效率的有效途径之一.如何降低光子在电池表面和界面的传输损失,最大化响应层的吸收效率是其中的关键.本文通过时域有限差分法和严格耦合波分析,系统研究了不同种类金属纳米球对钙钛矿/硅叠层电池的光谱响应和能量转换效率的增强机制.结果表明,由于表面电子云对光波的共振增强,金属纳米结构的引入显著提升了光子进入到电池响应层的透射率,电池总的吸收光谱和量子响应效率因而得到明显提升.对于最优的Al纳米球,观察到的加权平均透射率从73.16%提升到79.15%,电池能量转换效率从23.09%提高到24.97%,效率相对提高了8.14%.