New Discrete Element Models for Three-Dimensional Impact Problems

Two 3-D numerical models of the discrete element method （DEM） for impact problems are proposed. The models can calculate not only the impact problems of continuum and non-continuum, but also the transient process from continuum to non-continuum. The stress wave propagation in a concrete block and a dynamic splitting process of a marble disc under impact loading are numerically simulated with the proposed models. By comparing the numerical results with the corresponding results obtained by the finite element method （FEM） and the experiments, it is proved that the models are reliable for three-dimensional impact problems.     

名义纯及掺杂铌酸锂晶体内偏置场的实验研究

铌酸锂晶体的内偏置场对铁电应用、电光应用和非线性光学应用等均有直接影响。本工作建立了铌酸锂(LN)晶体内偏置场测试方法,对同成分铌酸锂(CLN)晶体、近化学计量比铌酸锂(nSLN)晶体、掺杂铌酸锂(doped LN)晶体的内偏置场和矫顽场进行测量。结果表明,CLN晶体内偏置场最高(E_int=2.53 kV/mm),nSLN晶体的内偏置场大幅降低,其中富锂熔体法生长和气相输运平衡(vapor transport equilibration, VTE)法结合得到的nSLN晶体的内偏置场最小,与CLN晶体相比降低了约两个数量级;掺杂铌酸锂晶体的内偏置场与CLN晶体相比也普遍降低,其中掺6.5%(摩尔分数)Mg的CLN晶体的内偏置场约为CLN晶体的四分之一,掺7%(摩尔分数)Zn的CLN晶体的内偏置场约为CLN晶体的六分之一。最后对组分和掺杂影响内偏置场的因素进行了简要分析。     

杨氏模量测定仪器的创新与实践

为避免传统光杠杆拉伸法测定杨氏模量产生的实验误差,采用三角支架台的稳定性减少系统误差,通过精准施力装置更加精确高效地施加荷载,避免了因砝码摇晃所产生的误差,进而也保证了实验人员的安全,同时激光发射器的后端因受力影响使得激光发生微小角度的偏转,而激光照射到标尺上能够更加直观、更高精度地观察到变化量,替换掉了传统实验复杂的...     

氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料摩擦学行为及机理研究

将氧化石墨烯(GO)原位引入4.4′-二氨基二苯醚(ODA)和3.3′,4.4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)制备的聚酰亚胺中,得到氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料. 利用扫描电镜、红外光谱仪、高温同步热分析仪、万能试验机以及纳米划痕仪对所制备材料的形貌、组成以及热力学性能进行表征;利用多功能摩擦磨损试验机对比考察聚酰亚胺和氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能. 结果表明:氧化石墨烯的加入显著提高了聚酰亚胺的模量和硬度;当GO的质量分数为0.1%和0.3%,复合材料的摩擦学性能较好. 研究发现,摩擦过程中金属对偶表面形成的转移膜对聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能起重要作用.      

纯铅化学机械抛光中工艺参数对抛光性能的影响

为获得高质量纯铅表面,采用化学机械抛光(CMP)的方法并辅以自制抛光液,研究了胶体二氧化硅抛光颗粒的形状、粒径和浓度、加载压力、抛光头与抛光盘转向和转速、抛光液流量等工艺参数对铅片表面材料去除率和粗糙度的影响. 研究表明:小粒径异形(眉形)胶体二氧化硅抛光颗粒相较于大粒径球形颗粒更有利于铅片抛光,抛光颗粒的粒径和浓度对纯铅抛光性能的影响主要取决于铅片表面与胶体二氧化硅颗粒以及抛光垫表面丝绒的耦合作用关系. 随着加载压力、抛光头与抛光盘转向和转速、抛光液流量的改变,铅片表面和抛光垫之间驻留的层间抛光液的厚度以及状态发生改变,从而直接影响抛光液的流动性、润滑性和分散性,以及影响抛光颗粒和化学试剂与铅片表面的机械化学作用,进而影响抛光质量和材料去除率. 通过对工艺参数影响的研究和对工艺参数的优化,最终获得了表面粗糙度R_a为1.5 nm的较为理想的超光滑纯铅表面,同时材料去除率能够达到适中的380 ?/min.      

基于非标准Lagrange函数下非完整系统的广义Chaplygin方程

本文提出并研究基于非标准Lagrange指数函数和非标准Lagrange幂函数下非完整系统的广义Chaplygin方程．给出基于非标准Lagrange函数下非完整系统动力学的微分变分原理,建立相应非标准Lagrange函数下动力学系统受线性非完整约束和非线性非完整约束下的广义Chaplygin方程．并举例说明结果的应用．     

Cr掺杂对GLC薄膜结构及其摩擦学性能的影响

采用磁控溅射方法制备类石墨碳膜(GLC)及掺杂金属Cr的类石墨碳膜(GLC-Cr),利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕仪等测试技术对比分析两薄膜样品的结构及机械性能,利用UMT-3多功能摩擦磨损试验机考察其在大气、去离子水、发动机油3种环境下的摩擦学性能.结果表明:本实验参数下制备的类石墨碳膜中,Cr的掺杂促使了类石墨碳膜中sp2杂化键的形成,降低了GLC薄膜的硬度及弹性模量,但在3种不同环境下均使得类石墨碳膜的摩擦学性能得到明显改善.其中水介质的存在可明显降低类石墨碳膜的摩擦系数,而油润滑介质虽未使得其摩擦系数明显降低,但其摩擦曲线波动性及磨损率均最小.     

二聚物X2 和 XK (X= Mn, Fe, Co, Ni, Cu)吸附NO的密度泛函理论研究

为有效降低NO对环境以及人体造成的危害,着重从催化剂入手,研究过渡金属Mn₂, Fe₂, Co₂, Ni₂, Cu₂及K掺杂的MnK, FeK, CoK, NiK, CuK的二聚物对NO的吸附性能.采用密度泛函理论的B3LYP, B3PW91, B3P86, B1B95以及PBE1PBE方法结合LANL2DZ, SDD, CEP-121G基组,采用B3LYP, B3PW91, B3P86以及PBE1PBE方法结合6-31++G(3df, 3pd), 6-311++G(3df, 3pd), 6-31G(d, p), LANL2DZ, SDD基组分别系统研究了X₂和XK (X=Mn, Fe, Co, Ni, Cu)团簇和NO的几何结构,计算出其键长,频率,离解能,再与对应的实验值进行对比.进一步采用PBE1PBE方法结合LANL2DZ和6-31G(d, p)基组研究了X₂NO和KXNO团簇的几何结构,计算出各原子间键长和吸附能.结果表明,...     

基于布里渊散射光时域分析的形状传感研究

搭建了基于布里渊散射光时域分析技术的应变测量系统,采用七芯光纤作为分布式形状传感器,通过测量七个纤芯在弯曲时的布里渊散射谱,验证了七芯光纤偏芯之间每两个对称芯所受应变值相等且互为相反数的特点。对比七芯光纤中间芯与偏芯的布里渊增益谱,测得偏芯在不同弯曲半径下的布里渊频移变化,得到偏芯在每个位置受到的应变值。利用并行传输标架形状重构算法对七芯光纤在曲率直径为0.112 m和0.052 m时的形状进行了重构,当曲率直径为0.112 m时,曲率重构误差为0.375%。     

微波-炭还原法处理一氧化氮的研究

报道了一种不需要催化剂而直接采用微波-炭还原技术处理-氧化氮(NO)的新方法.讨论了气体流量、反应温度、微波功率和施加微波时间对活性炭与一氧化氮发生还原反应的影响.比较了连续施加微波和间歇式施加微波方式下一氧化氮与活性炭发生化学反应转化为无公害的氮气(N₂)和二氧化碳(CO₂)的效率.研究结果表明,微波功率和反应器的类型及升温速率对一氧化氮与活性炭反应效率的影响较大.在连续施加微波时,一氧化氮与活性炭反应率可达98％以上.此外,还对一氧化氮与活性炭反应后的产物进行了表征.