改进的遗传算法在连续体结构多目标拓扑优化中的应用

连续体结掏多目标拓扑优化是结构优化领域中的一个较难的研究课题.本文提出了一种改进的SPEA2多目标优化算法.该算法中采用数学形态学中的四方向链码的编码方式进行结构拓扑表达,使产生的拓扑结构清晰且无异议,完全消除了模糊的拓扑边界和棋盘格现象.提出了"质量向量"的概念,用以量化两个结构拓扑之间的相似性,从而使得不同结构拓扑之间的相似性比较成为可能.同时还将机器学习中的范例学习的思想融入到新算法中,利用前面的有限元分析结果对后来的结构分析进行指导,剔除了很多不必要的重复的计算,从而使算法的总计算量大幅度地减少.将新算法应用于悬臂和简支两类深梁的多目标拓扑优化,获得了高质量的Pareto最优解,且具有很好的分布.     

Thrust performance of unsteady propulsors using a novel measurement system,and corresponding wake patterns

An apparatus is described for the measurement of unsteady thrust and propulsive efficiency produced by biologically inspired oscillating hydrodynamic propulsors. Force measurement is achieved using a strain-gauge-based force transducer, augmented with a lever to amplify or attenuate the applied force and control the measurement sensitivity and natural frequency of vibration. The lever can be used to tune the system to a specific application and it is shown that, using the lever, the stiffness can be made to increase more rapidly than the measurement sensitivity decreases. Efficiency is computed from measurements of the time-averaged power imparted to the fluid. The apparatus is applied to two different propulsors, demonstrating the versatility of the system; wake visualizations are examined, which provide insight into the physical mechanisms of efficient propulsion.

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聚乙烯醇／纳米羟基磷灰石复合水凝胶的接触变形与启动摩擦特性研究

选用高分子聚乙烯醇(PVA)和纳米羟基磷灰石(HA)为原料,采用反复冷冻-融化法制备PVA/HA复合水凝胶,在超高精度三维轮廓仪、光学显微镜和S-3000N型扫描电子显微镜上观察PVA/HA复合水凝胶的微观组织形貌,用精密位移传感器对PVA/HA复合水凝胶的接触变形特性进行测量,采用UMT-II型微摩擦磨损试验机评价PVA/HA复合水凝胶的启动摩擦特性.结果表明:PVA/HA复合水凝胶与天然骨组织具有相似的交联网状微观结构,表现出良好的黏弹性;PVA/HA复合水凝胶在滑动过程中的法向位移变化所对应的时间以及启动摩擦系数与接触时间呈现出先减小而后增大的趋势,在相同接触时间下,天然软骨的启动摩擦系数及其对应的滑行时间均比PVA/HA复合水凝胶小;而PVA/HA复合水凝胶的启动摩擦系数与滑动速率无明显的关联性;试样之间法向位移的转折点及其所对应的滑行时间均随滑动速率的增大而减小,这与天然软骨的试验结果基本一致.     

New Exact Travelling Wave Solutions for Zakharov-Kuznetsov Equation

In this paper, the nonlinear dispersive Zakharov- Kuznetsov equation is solved by using the generalized auxiliary equation method. As a result, new solitary pattern, solitary wave and singular solitary wave solutions are found.     

化学沉淀法制备纳米Fe/TiO2及其光催化活性的研究

以TiCl4为钛前驱体,氨水为沉淀剂,氯化铁为掺杂离子给体,采用化学沉淀法,制备了纯的与铁掺杂的TiO2纳米光催化剂.采用XRD、差热-热重等分析方法对产物进行了表征.通过苯酚水溶液的光催化降解实验研究了样品的光催化性能,考察了Fe3+掺杂量、苯酚溶液的pH值对光催化活性的影响.结果表明:Fe3+掺杂抑制了晶粒长大,细化了晶粒.Fe3+取代晶格中Ti4+的位置或进入间隙位置,引起晶格畸变.适量的Fe3+掺杂能减少光生电子与空穴的复合,提高光催化剂的光催化性能.在本实验条件下,Fe3+掺杂量为0.1 mol;,苯酚溶液的pH为9时,纳米TiO2具有最佳的光催化性能,在20 W 紫外灯照射下降解16 h,降解率达到89.3;.     

钒掺杂纳米二氧化钛的制备及光催化活性研究

以钛酸四丁酯为钛前驱体,偏钒酸铵为掺杂离子给体.采用溶胶-凝胶法制备了V掺杂纳米二氧化钛粉体;并使用TGA-DSC、XRD、BET、SEM对其晶化温度与结构进行了表征.结果表明:V掺入促进锐钛矿相向金红石相转变、抑制晶粒长大、增大比表面积,纳米粉体颗粒呈分布较均匀的类球形晶粒.以亚甲基蓝为模型反应,考察了V掺杂量、煅烧温度对催化剂光催化性能的影响,结果表明:V掺杂的TiO2 粉体降解亚甲基蓝符合一级反应动力学规律;晶格中V4+能够作为电荷转移物种,有效的抑制光生电子与空穴的复合,增加了表面空穴浓度,提高TiO2 纳米粉体的光催化活性,当掺杂量为1.5 mol;,煅烧温度为450 ℃时,TiO2 具有最佳的光催化性能.     

直径300 mm氟化钙晶体的生长

通过化学处理提纯晶体原料,采用模拟软件设计合理的温场结构,在系统实验优化晶体生长工艺的基础上,采用改进的坩埚下降生长方法(布里奇曼法)成功地生长出直径300 mm的CaF2晶体.CaF2晶体的透过率在0.15～8.3 μm波长范围内超过80;,最高透过率约为95;.     

Theoretical Studies on Substituent Effect of the Reaction of Amide and Formaldehyde

The thermodynamic properties of the reaction of amide and formaldehyde were calculated via B3LYP method when substituents chosen included CH3,CH2CH3,CH2CH2CH3,CH2CH2CH2CH3,CH(CH3)2,CH2CH(CH3)2,CH(CH3)CH2CH3 and C(CH3)3.Based on the optimization of the structures for reactants and products,the thermodynamic functions of all the species for an actual state were obtained.The thermodynamic data and the equilibrium constants were investigated within a temperature range of 300―343.15 K.The calculated results show that the reaction is exothermic and spontaneous.The trends of all thermodynamic properties are consistent with the temperature.The preferential order of the substituent effect is CH2CH(CH3)2CH(CH3)CH2CH3CH2CH2CH2CH3 CH2CH2CH3CH2CH3≈CH(CH3)2C(CH3)3≈CH3.     

大孔-介孔Ag/PDA/MMS复合材料的制备及其催化性能

用双模板法制备了介孔纳米薄膜构筑的毫米级尺寸的大孔-介孔SiO₂(MMS),通过多巴胺(DA)在其孔道表面氧化自聚合成聚多巴胺(PDA),得到PDA修饰的MMS(PDA/MMS),再经PDA原位还原Ag+制得大孔-介孔Ag/PDA/MMS复合材料。应用扫描电镜、透射电镜、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱、X射线衍射、UV-Vis、FT-IR和热重技术对所制得的材料进行表征。结果表明,MMS兼具纳米介孔材料和宏观尺寸大孔材料的优点。Ag/PDA/MMS在催化还原对硝基苯酚(4-NP)反应中展现出高催化活性,转化频率(TOF)达2.97 min^-1。这归因于其独特的结构：相互连通的大孔孔道大大降低了传质阻力,短孔道的介孔显著增加了活性位点的可达性,大的比表面积为反应物提供了大量的活性位点。而且,毫米级尺寸的Ag/PDA/MMS可以很容易从反应体系中分离出来,在5次循环后仍能将4-NP完全转化为对氨基苯酚(4-AP)。另外,Ag/PDA/MMS对亚甲基蓝(MB)的还原也有良好的催化效果。