准脆性材料中强不连续问题的数值方法若干应用及其研究进展

综述了模拟准脆性材料开裂过程的数值计算方法的研究进展和工程应用,比较了表征强不连续问题的显式非连续模型和隐式非连续模型的优缺点.结合混凝土粘结裂纹, 重点讨论了嵌入非连续模型,扩展有限元方法和富集有限元技术等非连续方法的构造特征和本质区别.从各种富集方法的理论完备性考察,以假定发展应变为基础的嵌入非连续方法虽然可以解决混凝土开裂过程中的应力锁死,满足内部边界的静力平衡条件以及反映开裂后的位移不连续问题,但嵌入非连续所采用的富集函数在开裂单元中并不能满足协调条件,使非连续两侧的应变不独立. 其局限性是由于富集自由度在单元的水平上引入,而以单位分解为基础的扩展有限元和富集有限元的富集函数以节点自由度的方式引入,除具有嵌入非连续的优点, 还可以有效消除嵌入非连续引起裂纹两侧应变的相互影响.文中同时指出了网格重构技术,弥散裂纹模型的局限性以及扩展有限元和富集有限元技术在构造方式上的细微差别.对于节点自由度方式引入的富集函数, 其操作困难性在文中也作了说明.      

大型射电望远镜悬挂馈源的风振模拟

基于随机过程理论和数值模拟方法 ,提出了利用 MATL AB软件模拟生成随机风荷的一种新途径。分析了 5 0 0 m口径大型射电望远镜 ( FAST)悬挂馈源结构在随机风荷下的非线性动力响应 ,为设计馈源稳定平台的运动控制范围提供了依据。     

基于凸集合模型的非概率可靠性研究

研究了结构不确定参量用超椭球凸集描述情况下的非概率可靠性问题,提出了一个可靠性指标,可用于度量超椭球凸集模型与区间变量共存情况下的结构安全程度;给出了该指标的求解算法;设计了超椭球凸集模型的Monte Carlo仿真算法,通过算例比较了该指标与传统概率可靠性指标之异同。     

索网式展开天线网面精度调整的控制方法

针对索网式星载可展开天线调整节点之间强耦合的特点,本文研究了展开天线网面精度调整的方法.首先,基于Lagrange方程建立了网面物理模型,并推导了网面的刚度矩阵.基于刚度矩阵,在仅知道调整索节点位置量的条件下,提出了索网反射面调整的自适应控制方法.仿真结果验证了模型和控制方法的可行性与有效性.     

新一代大射电望远镜馈源舱索支撑系统的优化设计

基于对馈源舱姿态由40°增加到60°的设计要求,本文首先将原来的等高塔改成两组不等高塔,这对确保馈源舱60°姿态角的实现起到了关键作用。其次,对舱索支撑系统进行了优化设计。设计参数包括索与馈源舱的连接点坐标、索横截面积、塔高等物理量,约束函数为平衡方程、材料强度及边界条件,目标是使索张力差最小。再者,增加平衡重,且平衡重离舱顶端距离可在整个工作空间内实时改变,这不仅有利于舱姿态角的实现,而且可使索张力差进一步减小。最后,通过大量的数值计算和LT5m实验,结果证明了本文所提模型方法和措施的可行性与有效性。     

第40届国际化学奥林匹克理论试题

第40届国际化学奥林匹克竞赛于2008年7月12～21日在匈牙利首都布达佩斯举行.67个国家和地区共261名学生参加了本届竞赛.     

可用于3D肝细胞培养的甘草次酸修饰海藻酸钠凝胶球的制备

制备了叔胺改性甘草次酸[GA-N(CH₃)₂]修饰的海藻酸钠[ALG-GA-N(CH₃)₂], 并在温敏性琼脂糖的辅助作用下, 利用微流体技术获得了高通量、 单分散且粒径可控的ALG-GA-N(CH₃)₂微凝胶. 考察了Span 80含量、 疏水配体取代度、 样品浓度和水/油相流速对微液滴制备的影响. 研究结果表明, 叔胺基改性可显著改善甘草次酸的亲水性; 在Span 80质量分数为2.0%, 疏水配体取代度小于12%, 样品浓度小于15 mg/mL, 水相流速为1.5 mL/h, 油相流速为6 mL/h条件下, 可获得高通量、 单分散及粒径为200 μm的适用于细胞包封培养的微凝胶球. 同时提供了一种三维培养肝细胞的新方法, 为其在组织工程中的应用奠定了基础.     

双光子微纳加工技术结合化学镀工艺制备三维金属微弹簧结构

利用飞秒激光双光子微纳加工技术与化学镀工艺制备了三维金属微弹簧结构.采用扫描电子显微镜(SEM)及选区电子能谱(EDS)对镀层进行了表征,当化学镀时间为15 min时,所得到的镀层厚度约为130 nm.对不同电镀时间下获得的镀层电阻率进行了测定,实验结果表明,当电镀时间为35 min时得到的镀层电阻率约为80×10^-9 Ω·m,仅为银块体材料电阻率16×10^-9 Ω·m的5倍.利用这种方法,我们制备了总长度为28.75 μm、周期为2.93 μm的悬空金属弹簧结构,其中弹簧圈数为9圈,直径为6 μm,弹簧线分辨率为1.17 μm.文中所述的将双光子微纳加工技术与化学镀技术相结合的方法可以实现任意三维微金属结构与器件的制备,在微光学器件、微机电系统(MEMS)及微传感器等领域有着广泛的应用前景.     

超音速火焰喷涂WC-Co层的高温氧化对摩擦磨损性能的影响

针对WC-12Co和WC-17Co超音速火焰喷涂层(HVOF),采用球/盘试验机研究其在大气环境下从室温至800℃的摩擦磨损性能,并结合涂层的氧化试验、氧化产物的XRD和Raman光谱分析、磨痕表面SEM观测,探索高温氧化对涂层摩擦磨损机制的影响.结果表明:WC-Co涂层在350 ～450℃时的摩擦磨损主要受Co氧化物的控制,体积流失小,为轻微氧化磨损;高于500℃时,WO3增多,虽有利于减摩却因消耗WC使涂层耐磨损性能下降;摩擦作用促进CoWQ的形成,这种钨钴双氧化物能够降低摩擦,减轻磨损,使涂层在600 ℃高温下仍维持良好的摩擦学性能;在更高温度条件下氧化剧烈,涂层性能迅速恶化而发生严重磨损,不宜作为耐磨涂层使用.Co含量较高的WC-Co涂层具有更好的高温耐磨性.     

主编寄语

亲爱的读者、作者和所有关心与支持本刊的朋友们,《大学化学》2005年第 1期问世了,很高兴在此与新老朋友谈心、交心。　　盘点 2004年《大学化学》内容,我们感到欣慰。《大学化学》在传递信息、交流经验、介绍化学学科发展前沿领域的新成果和新知识、推进我国高等学校化学教育改革、提高教学质量等进行了卓有成效的工作,发挥了它作为化学教育和教学改革研究成果及信息交流平台的功能和作用。　　追溯《大学化学》近 20年来的工作,浏览它的各个栏目,评估它的辐射作用,我们更是感到它成绩斐然,工作可圈可点。尽管是双月刊,它在我国化学教…