细分曲面边界元法的黏附吸声材料结构拓扑优化分析

等几何分析采用样条基函数构造几何模型和实施变量近似,实现了计算机辅助设计和辅助工程的无缝连接,并已广泛应用于弹性力学、电磁场和位势问题等领域.然而直接采用等几何方法难以构造复杂模型,限制了该方法在大规模实际工程问题上的应用.细分曲面法可用于克服这一问题,该方法对传统模型的离散网格进行细分和拟合操作,构造出极限光滑曲面,连续性更高,对复杂结构的适用性更强.该方法主要有以下优点:(1)适用于任意拓扑结构;(2)数值计算稳定;(3)实施简单;(4)局部细化与连续性控制.由于该方法在复杂结构模型构造方面具有较强的灵活性和便利性,已被广泛应用于航空航天、汽车、动画、游戏制作等建模领域.将细分曲面法与边界元法相结合进行结构声学分析,几何场与物理场均采用箱样条基函数进行插值近似.以黏附吸声材料结构的声散射问题为例,建立吸声材料分布拓扑优化数学模型,并采用移动渐进线算法进行设计变量更新,最终获得最优材料分布.     

羧酸型聚芴/二氧化钛杂化材料的制备及其荧光猝灭行为

通过Suzuki偶合反应合成了聚[9,9-二辛基芴-9,9-双(丙酸基)芴](PF8COOH),并采用溶胶-凝胶法制备了羧酸型聚芴/二氧化钛(TiO₂)杂化材料。通过核磁共振氢谱(¹H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、X射线衍射(XRD)和荧光发射光谱对聚合物及其杂化材料进行了表征,并研究了杂化材料的荧光猝灭行为。结果表明,所合成的PF8COOH数均分子量为19 600,PF8COOH的紫外-可见吸收和荧光发射光谱较聚(9,9-二辛基芴)(PF8)均发生红移。通过溶胶-凝胶法制得了PF8COOH/TiO₂杂化材料,其中TiO₂主要为金红石型。杂化材料出现明显的荧光猝灭现象,TiO₂含量越大则杂化材料的荧光猝灭现象越明显。羧基的引入可使聚芴与TiO₂之间的相互作用增强,电子更容易从聚芴向TiO₂转移,因而PF8COOH/TiO₂杂化材料的荧光猝灭现象比PF8/TiO₂杂化材料更明显。     

9,9-二-(3-丙基酰胺-2-甲基丙磺酸)芴共聚物的合成及荧光发光性能

利用迈克尔加成反应合成了2,7-二溴-9,9-二-(3-丙基酰胺-2-甲基丙磺酸)芴(FSO3H),并通过Suzuki偶合反应制备了9,9-二-(3-丙基酰胺-2-甲基丙磺酸)芴-9,9-二己基芴共聚物(PF6SO3H)和9,9-二-(3-丙基酰胺-2-甲基丙磺酸)芴-4,4'-联苯共聚物(PFDBSO3H)。通过核磁共振氢谱(1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、紫外-可见吸收光谱对聚合物的结构进行了表征,利用荧光发射光谱对聚合物在各种条件下的荧光发光性能进行了研究。结果表明,上述两种磺酸型聚芴已被成功合成,这些聚合物具有较高的分子量并能够很好地溶于甲醇和水/醇混合溶剂中。荧光发光光谱研究表明:溶剂的极性、溶液的浓度和p H值、溶液中的金属离子都对磺酸型聚芴的发光性能有很大的影响。荧光发射光谱随着溶剂极性的增加逐渐红移。荧光强度随着溶液浓度的增加先增加后降低。当溶液p H从1增加到7.5时,荧光强度逐渐增加;当p H从7.5增加到12.5时,荧光强度降低直至猝灭。离子猝灭剂Mv+、Ag+、K+、Na+和Li+等对两种聚合物具有明显的猝灭效应,且对PF6SO3H的猝灭效应比对PFDBSO3H更强,这与磺酸型聚芴分子的刚性及离子的相互作用有关。     

细分曲面边界元法的黏附吸声材料结构拓扑优化分析

等几何分析采用样条基函数构造几何模型和实施变量近似,实现了计算机辅助设计和辅助工程的无缝连接,并已广泛应用于弹性力学、电磁场和位势问题等领域.然而直接采用等几何方法难以构造复杂模型,限制了该方法在大规模实际工程问题上的应用.细分曲面法可用于克服这一问题,该方法对传统模型的离散网格进行细分和拟合操作,构造出极限光滑曲面,连续性更高,对复杂结构的适用性更强.该方法主要有以下优点:(1)适用于任意拓扑结构;(2)数值计算稳定;(3)实施简单;(4)局部细化与连续性控制.由于该方法在复杂结构模型构造方面具有较强的灵活性和便利性,已被广泛应用于航空航天、汽车、动画、游戏制作等建模领域.将细分曲面法与边界元法相结合进行结构声学分析,几何场与物理场均采用箱样条基函数进行插值近似.以黏附吸声材料结构的声散射问题为例,建立吸声材料分布拓扑优化数学模型,并采用移动渐进线算法进行设计变量更新,最终获得最优材料分布.