具有非均匀界面相的颗粒和纤维增强复合材料弹性静力学问题的解析解

通过将以位移表示的平衡方程转化为黎卡提方程,得到了具有非均匀界面相的颗粒和纤维增强复合材料非均匀界面相内弹性场的解析解·　所得的解析解是弹性模量呈幂次方变化的非均匀界面相解的通用形式·　任意给定1个幂指数,可以得到具有非均匀界面相的颗粒和纤维增强复合材料体积模量的解析表达式·　通过改变幂指数及幂次方项的系数,此解析解可适用于具有多种不同性质的非均匀界面相·　结果表明:界面相模量和厚度对复合材料模量有很大的影响,当界面相存在时,粒子将出现一种"尺寸效应"·     

颗粒随机分布复合材料热传导问题均匀化方法的理论分析

针对区域内颗粒随机分布复合材料的热传导问题给出了一种均匀化理论计算温度场.首先根据复合材料的特性以及通过用多尺度方法预测复合材料热传导参数的要求定义了一些基本的概率空间,然后结合材料的物理特性做合理的假设得到了在整个随机复合材料区域上的期望温度场与均匀化温度场之间的一种理论估计,从而说明了此均匀化温度场可以作为预测此类随机颗粒分布复合材料期望温度场的理论基础.     

复合材料弹性结构的高精度多尺度算法与数值模拟

１．引言 由于复合材料结构物理参数的非均匀各向异性以及细部几何构形的复杂性,在计算它的位移场、应力、应变场时,传统的有限元法因网格生成困难和计算规模太大而难以实现．７０年代初,Ｉ．Ｂａｂｕｓｋａ,Ｊ．Ｌ．Ｌｉｏｎｓ等人针对复合材料弹性结构提出了均匀化方法,见文［１］,数值实验表明,均匀化方法对描述复合材料弹性结构的有效材料常数及刚度性质是有效的,但它不能刻画应力和应变场的局部变化,因而作为复合材料强度理论的判断依据,均匀化理论显然是不够的．为此,Ｊ．Ｌ．Ｌｉｏｎｓ,Ｏ．Ａ．Ｏｌｅｉｎｉｋ等分别就…     

非完美界面弹性复合材料中的微分几何方法

首次用微分几何方法计算了含一般旋转椭球体嵌入相的非完美界面弹性复合材料的有效模量·用内蕴几何量表出了能量泛函中的全部界面积分项，由此得到了这种统一嵌入相模型的复合材料有效模量的上下界限·在三种极限情况，即球、盘和针状嵌入相下，本文的结果将退化到Ｈａｓｈｉｎ（１９９２）的结果·     

含稀疏分布杂质的复合材料中的均匀化稳恒热传导方程

本文应用双空间尺度法导出了含稀疏分布椭圆柱形杂质的复合材料柱中的均匀化稳恒热传导方程,求得了等效导热系数的具体形式,并指出,当杂质枉截面单向分布时,宏观热传导是各向异性的,而当杂质枉截面按方向均匀分布时,宏观热传导是各向同性的.     

残余界面应力对粒子填充热弹性纳米复合材料有效热膨胀系数的影响

根据黄筑平等人提出的基于“3个构形”的表/界面能理论,研究了热弹性纳米复合材料的有效性质,重点讨论了残余界面应力对纳米尺度夹杂填充的热弹性复合材料有效热膨胀系数的影响．首先,给出了由第一类Piola-Kirchhoff界面应力表示的热弹性界面本构关系和Lagrange描述下的Young-Laplace方程;其次,采用Hashin复合球作为代表性体积单元,推导了在参考构形下复合球内部由残余界面应力诱导的残余弹性场,并进一步计算了从参考构形到当前构形的变形场;最后,基于以上计算得到了热弹性复合材料有效体积模量和有效热膨胀系数的解析表达式．研究表明,残余表/界面应力对复合材料的热膨胀系数有重要影响．     

颗粒弥散增强型核辐射屏蔽材料强度模型研究

基于微观力学的均匀化理论,旨在从核辐射屏蔽材料的微观结构、物理特性的角度出发,通过多尺度方法研究了材料宏观的机械力学性质.主要研究对象为颗粒弥散增强的孔隙基体材料,推导出了此类复合材料（金属基材料、非金属类材料）的强度准则模型,可预测微观孔隙率与颗粒相体积分数对材料宏观强度的影响.在塑性极限分析法的理论框架下,在介观上成功引入了速度场跳动来描述两相界面间的力学特性,利用刚性核的球体胞元模型进行求解.最后,选用了界面速度为0的速度场对模型进行研究,并初步探讨了界面效应对材料性能的影响.     

多孔介质平板通道发展传热中非局部热平衡时的温度分布特征

研究了多孔介质平板通道中,Darcy流体发展传热强迫对流非局部热平衡下,固相骨架和孔隙流体的温度分布特征．考虑流体流动方向的热传导以及固相和流相相互作用的粘性耗散,根据非局部热平衡的两能量方程模型,得到了常壁温度时多孔介质固相骨架温度和孔隙流体温度的解析解．证明了当两相间的热交换系数趋于无穷大时,两能量方程的温度解趋于局部热平衡时一能量方程的温度解．针对不同的无量纲参数,给出了固相和流相的温度分布状态,通过参数研究,揭示了非局部热平衡强迫对流时温度对无量纲参数的依赖关系．     

具有横观各向同性球形压电夹杂的压电复合材料的有效性质

压电复合材料的有效性质是一个十分重要的问题.在分析了一无限大均匀线性非压电介质中含有一个横观各向同性球形压电夹杂问题的基础上,导出了夹杂内的约束应变场和约束电场的解析表达式,进而得到了含横观各向同性球形压电夹杂的压电复合材料的有效电弹模量的稀疏解.本文结果可以用于压电复合材料或智能材料和智能结构的设计与分析.     

复合材料应力分析的非均匀等参单元

本文提出了非均匀有限元概念,推导了非均匀等参单元刚度矩阵公式.作为应用实例,用轴对称非均匀元素计算了复合材料绳索端头的应力分布.     

气候政策的经济环境效应分析与比较—基于碳税、许可交易和总量控制的动态微分博弈

基于产品差别化假设,建立双寡头动态微分博弈模型,比较碳税和许可交易以及总量控制3种气候政策的经济环境效应.研究发现,不同气候政策对两国的经济效应不同.进一步研究还发现,在企业产品差别化竞争时,从碳排放流量来看,碳税政策和许可交易政策与总量控制政策之间没有严格的优劣之分;碳排放存量对碳税政策最敏感.从碳存量对政策的边际影响来看,许可交易政策与总量控制政策是相同的,而碳税政策与之相反.当两国生产的产品完全同质时,从均衡碳排放流量和碳排放存量来看,许可交易政策最优,总量控制政策次之,碳税政策最差.若政府单纯以控制碳排放量为目的,许可交易政策是最佳选择.     

碳限额及交易下零售商低碳宣传的双渠道供应链决策与协调

在碳限额及交易下,考虑制造商碳减排技术投入和零售商低碳宣传,分别构建了无低碳宣传成本分摊、低碳宣传成本分摊的分散决策和集中式决策博弈模型通过对模型的分析,指出通过碳减排成本和低碳宣传成本分摊能够实现双渠道供应链协调.研究结果表明:在碳限额及交易机制下,碳减排率与碳排放交易价格成正向变化关系,低碳宣传水平、双渠道供应链利润与碳排放交易价格成U变化关系;碳减排率、低碳宣传水平、双渠道供应链利润与消费者低碳偏好系数、低碳宣传对消费者的影响系数都成正向变化关系;碳减排率、低碳宣传水平、双渠道供应链利润都与低碳宣传成本、碳减排成本系数成反向变化关系.     

基于“黑箱”问题的政府碳排放调控政策设计及影响分析

本文在低碳经济背景下,针对我国制造企业生产和碳排放现状,在设定经济发展速度所决定的制造企业限额碳排放约束下,构建了基于“黑箱”问题的碳排放量-环境政策模型,研究政府如何制定碳税和补贴相结合的复合调控政策以控制企业的碳排放量。通过数值仿真结果,分析企业产量、产品价格与调控政策之间的关系,得出结论:基于“黑箱”问题的碳排放量-环境政策能够在降低碳排放量的同时维持企业的发展,单位碳税和超标碳排放量并不是一定的线性关系,但是总趋势可以看出,超标的碳排放量与单位碳税是正向关系;不同情境下的单一制造企业或不同情境下的多个制造企业的单位碳税和补贴不同,政府可以设置差异化碳税和补贴;碳税和补贴的变动对产品价格的变化幅度在-1%和1.5%之间,说明可以在降低碳排放量和满足生产量的同时使现实生活中产品的价格保持基本稳定。     

基于“黑箱”问题的政府碳排放调控政策设计及影响分析

本文在低碳经济背景下,针对我国制造企业生产和碳排放现状,在设定经济发展速度所决定的制造企业限额碳排放约束下,构建了基于“黑箱”问题的碳排放量-环境政策模型,研究政府如何制定碳税和补贴相结合的复合调控政策以控制企业的碳排放量。通过数值仿真结果,分析企业产量、产品价格与调控政策之间的关系,得出结论:基于“黑箱”问题的碳排放量-环境政策能够在降低碳排放量的同时维持企业的发展,单位碳税和超标碳排放量并不是一定的线性关系,但是总趋势可以看出,超标的碳排放量与单位碳税是正向关系;不同情境下的单一制造企业或不同情境下的多个制造企业的单位碳税和补贴不同,政府可以设置差异化碳税和补贴;碳税和补贴的变动对产品价格的变化幅度在-1%和1.5%之间,说明可以在降低碳排放量和满足生产量的同时使现实生活中产品的价格保持基本稳定。     

基于碳关税和配额的再制造决策研究

在跨国闭环供应链中考虑碳关税、碳配额和碳税三种政策的影响,分别建立了出口国制造商(OEM)再制造模型和OEM授权进口国零售商进行再制造模型,得到不同模型中OEM和零售商的最优价格、最优销售量、最优利润,进一步分析了产品碳排放总量是否超过配额的不同情形下新产品碳排放量对新产品和再制造品价格、销售量的影响以及其中碳关税和碳税发挥的作用.结果表明,在配额限制下,存在碳关税、碳税以及两种政策共同约束的取值区间,当税率水平在不同区间时,新产品碳排放量对两种产品的价格、销售量有不同的影响.     

碳排放交易机制下的供应链运作策略及协调研究

碳排放权交易是控制和减少碳排放的有效工具,同时也使得企业的运作成本增加,供应链的决策管理更复杂。考虑由零售商和制造商组成的二阶段供应链,研究不同碳排放权交易政策(供应链成员内部碳排放权交易、外部市场碳排放权交易)下基于数量折扣契约的供应链协调问题,并与无碳排放约束的情形进行比较。研究结果表明:在不同碳排放权交易政策下,数量折扣契约能够实现供应链的协调;无碳排放约束的供应链最优订货量大于外部碳排放权交易的供应链最优订货量,成员内部碳排放交易下的供应链最优订货量和供应链期望利润随着碳排放配额的增加最终等于无碳排放约束下的供应链最优订货量和供应链期望利润;外部市场碳排放交易政策下供应链的期望利润随着碳排放配额的增加而增加。     

碳转移与消费者低碳偏好双重影响下供应链异质性产品定价与协调研究

准确提炼碳转移和消费者低碳偏好对供应链异质性产品定价影响机理,不但有助于优化供应链企业间碳排放转移行为,而且也有助于协调供应链主体的定价行为。本文通过构建供应商主导的Stackelberg博弈模型,并将供应链企业间碳排放转移和消费者低偏好纳入到该模型中,分别在分散和集中情景下分析了碳转移和消费者低碳偏好对供应链异质性产品销售价和批发价的影响;针对分散情景下供应链整体利润损失,采用Shapley值协调供应链。研究表明:供应链企业间碳排放转移会正向影响普通产品批发价,但针对低碳产品而言,批发价会先短暂下降后上升;供应链企业间碳排放转移的存在会使得供应链产品销售价先下降后上升,其中普通产品销售价变化幅度更大;消费者低碳偏好对供应链产品定价的影响与碳转移量有关,其中低碳产品定价对消费者低碳偏好的敏感度高于普通产品;碳转移量和消费者低碳偏好达到一定值时,低碳产品会对普通产品产生市场挤兑效应。     

不同路径下能源价格对碳价格的传导关系研究

针对已有文献大多探讨能源价格与碳价格间的影响程度,本文从建模的角度寻找碳价格与能源价格间的联动关系。首先,使用随机微分方程刻画碳与能源的价格走势,得到碳——能源联动模型解析解。其次,在解析解的基础上,分别讨论能源价格如何通过影响碳市场价格均值、波动率路径从而影响整个碳价格。第三,分析重大能源政策产生的跳跃对碳价格的影响。结果显示,随着能源与碳市场关联程度的增加,相较于能源价格通过均值路径影响碳价格,其通过波动率路径影响碳价格的效果更为明显;且跳跃路径下的碳价格震荡小于波动率路径下能源价格传导引起的碳价格震荡。本文的结果对理清碳——能源价格联动关系具有积极意义,为投资者规避碳市场风险提供必要理论指导。     

碳减排政策下多周期供应链网络均衡决策

为研究碳减排政策对多周期供应链网络均衡决策的影响,分析了供应链网络结构中各层的最优条件,建立了多周期碳减排供应链网络均衡模型.首先将其转化为等价的变分不等式问题,然后利用变分不等式的投影收缩算法进行求解.并通过模型仿真分析了在不同周期下不同碳限额、单位碳排放量对供应链网络均衡的影响结果发现企业在环境绩效和经济绩效之间存在冲突,适当的控制碳税和调整产品的单位碳排放量可以缓解这种冲突.同时,政府对于碳限额的值过于宽松,对于碳减排的实施起不到明显作用.     

碳减排补贴与碳税下的供应链碳减排决策优化与协调

针考虑碳税政策和政府对制造商的碳减排技术创新投入补贴,构建了供应链博弈模型,根据协调条件给出了相应的契约形式及参数。通过对供应链模型的求解,得到了碳税和碳减排技术创新投入补贴下的最优碳减排量和最优订货量。数值分析结果表明:碳减排技术创新投入的补贴比例变化对供应链的最优碳减排量、订货量及期望利润的影响有较大影响,而且是成正向变化关系,而且在其他参数不变及供应链碳减排量一定的情况下,碳税与碳减排补贴比例呈反向变化关系,进而可为政府碳减排补贴政策制定及供应链碳减排优化提供科学的决策依据。