基于深度学习和细观力学的颗粒材料本构关系研究

颗粒材料的本构关系对岩土工程等众多领域至关重要. 不同于传统的唯象本构理论, 本文基于机器学习模型探索了一种细观力学理论指导下的数据驱动型颗粒材料本构关系预测方法. 根据Vogit均质化假设, 建立了小应变条件下颗粒材料应力?应变解析关系, 此关系唯一地确定了一组与颗粒材料本构行为相关的细观组构变量. 这些变量与反应颗粒材料宏观性质的主应力和主应变信息通过一系列离散元三轴压缩数值试验获得. 考虑到细观组构变量为内变量, 不能直接作为本构模型的输入. 本文基于有向图方法将颗粒材料微观结构信息隐式地包含在应力?应变的预测当中, 并采用门控循环单元(GRU)循环神经网络作为基础深度学习模型描述有向图中结点之间的映射关系. 通过将有向图从目标节点沿源节点展开, 整个应力?应变预测模型可由两个神经网络分别训练并组装而成. 将训练后的深度学习模型在全新的数据集上进行测试, 结果表明该训练策略能有效捕捉到颗粒材料在常规三轴任意加卸载, 等中主应力系数b的真三轴加载, 和等平均有效应力p的真三轴加卸载等复杂多轴加载工况下的应力?应变响应关系, 模型具有良好的内插和外推预测能力. 考虑到深度学习模型捕捉颗粒材料力学响应的能力及其开放式学习的特点, 充分结合数据驱动方法和理论本构模型可能是颗粒材料本构研究的一个重要方向.      

中国先进研究堆中子科学平台发展现状及展望

依托中国先进研究堆(CARR)高通量中子源,建成了初具规模的中子科学平台,具备中子散射、中子成像和中子活化分析等多种研究技术。其中,中子散射技术包括中子衍射、小角中子散射及中子反射、非弹性中子散射,可以用于分析材料微观结构和动力学性质;热中子成像和冷中子成像可以用于材料内部缺陷等无损检测;中子活化分析系统可以用于物质内核素成分分析。目前已建成和在建中子谱仪共计19台,并初步配备了样品环境装置,为相关应用研究提供了条件基础,可为我国物理、化学、材料科学、生命科学、能源和环境等领域基础研究及工业应用提供重要技术支撑。CARR中子科学平台始终坚持合作共享对外开放的宗旨,将继续为国内外用户提供优质中子技术,服务基础科学前沿和国家重大创新需求研究。     

Terahertz wave emission from water lines

To make further understanding of terahertz(THz)wave generation from liquid water,we study THz wave emission from water lines of different diameters.The water line with a smaller diameter generates a stronger THz electric field for the diameters from 0.2 mm to 0.5 mm.The THz electric field strength and polarity change with the relative position between the incident laser and water line.Moreover,the THz energy has an optimal radiation angle of about 60°.A two-dimensional dipole array model is introduced to illustrate the phenomenon.Our observations contribute to optimizing the scheme of the liquid THz source.     

纸基PVA无芯片RFID湿度传感器

传统湿度传感器制造工艺复杂、需有线连接信号,对此,文中提出一种纸基无芯片射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)湿度传感器。为提升传感器谐振特性,选择非对称开口环内部分布式加载金属碎片作为传感器结构,聚乙烯醇(PVA)作为湿敏材料,使用遗传算法和HFSS射频仿真软件来设计并优化传感器结构。以喷墨打印技术制作传感器样品,采用滴涂法在传感器表面分别制备了5%、10%、15%三种质量浓度比的PVA薄膜。湿敏特性仿真及测试结果一致表明：PVA与纸基底协同作用可显著提高传感器灵敏度。随PVA浓度增加灵敏度增加,15%PVA传感器灵敏度最高,高湿灵敏度达到12.22 MHz/%RH,但随PVA浓度增加恢复特性变差,5%PVA湿度传感器具有良好的恢复特性,恢复度达83.87%。通过长期多次实验验证了PVA纸基湿度传感器具有良好的温度稳定性与中长期稳定性。与同类研究成果对比,文中设计在感湿范围及灵敏度方面有优势且制造工艺更简单,为低成本湿度传感器的大规模使用提供了可能。     

一种加成固化型热固性树脂PN-PAA固化过程和热稳定性研究

研究了炔丙基醚化酚醛树脂(PN)与聚芳基乙炔树脂(PAA)的反应性共混物(以下简称PN-PAA共混树脂)的相容性,并对共混树脂的固化过程和固化物的耐热性进行了表征.相态、DSC、SEM、TEM等测试结果均表明共混树脂及其固化物是完全相容的均相体系.凝胶时间、粘度、DSC等结果表明共混树脂固化工艺性优良,适合多种成型工艺(如RTM),显著改善了PAA树脂的固化工艺缺陷.DMA、TGA等分析表明共混树脂固化物具有很高的耐热性,可作为新型的防热复合材料和高温结构材料的基体.     

掺杂Tb3+的混合碱土金属钨酸盐的合成和性质

合成了掺杂Ｔｂ（３＋）的混合碱土金属钨酸盐，测定了其发射光谱和激发光谱，用粉末Ｘ射线衍射和电子衍射法表征了其晶体结构，并对钨酸钙钡单晶体进行了Ｘ射线能谱成份分析．探讨了碱土金属钨酸盐的溶混性成因以及在这些晶体中Ｔｂ（３＋）发光和能量传递机理．     

食品中乳酸的快速气相色谱分析

由于乳酸菌的作用,在用发酵方法生产的食品及酸败变质食品中均含有一定量乳酸。故食品中乳酸含量的高低对其风味和卫生质量评价具有一定的参考价值。     

24种安眠镇静药物的气相色谱及气相色谱－质谱系统分析

 建立了２４种安眠镇静药物的气相色谱（ＧＣ）及气相色谱－质谱（ＧＣ－ＭＳ）系统分离分析方法。该法在选定的色谱条件下，能将２４种安眠镇静药物很好地分离，互不干扰。采用内标法定量，其线性范围在０～２４μｇ／ｍＬ血，最小检出浓度为０．１～０．４μｇ／ｍＬ血。用所建的ＧＣ方法对１１例中毒病人的生物样品进行分析鉴定，ＧＣ－ＭＳ法验证。从实际中证明所建方法操作简便，准确性和系统性强，灵敏度较高，能快速、准确地为医院的救治提供依据。     

聚丙烯腈基碳纤维及其原丝中的微孔尺寸分布

利用二维小角X射线散射技术(SAXS)研究了聚丙烯腈基碳纤维及其原丝的微孔结构。结合逐级切线法、对数正态分布及麦克斯韦分布函数对2类实验样品内部微孔的尺寸分布进行了分析。结果表明,2类样品中的孔结构具有显著差别,原丝微孔在4~8 nm范围内分布比较集中,碳纤维中微孔的分布区域则移向1.3~1.8 nm。散射数据显示出明显的分形特征,碳纤维与其原丝的孔分形维数分别为1.33和1.55,表明原丝中具有较大的孔隙缺陷。相对于原丝,碳纤维微孔尺寸分布走向均匀和集中,前者则表现出比后者更宽的尺寸分布。就拟合方法而言,逐级切线法的解析手段容易引入误差,低角区的纤维表面散射和高角区的噪音容易对其结果造成影响。正态分布得到了比较窄的尺寸分布,但对于低尺寸区域孔隙的拟合不理想。麦氏分布在一定程度上弥补了以上不足,能够较好地拟合两类纤维样品中微孔的分布状况。     

金催化剂上乙二醛氧气氧化合成乙醛酸的研究

利用沉积-沉淀法和溶液相还原法制备了系列金催化剂,以氧气氧化乙二醛合成乙醛酸为探针反应,进行了反应条件的优化,并通过对催化剂进行XRD、AAS、UV-Vis和XPS表征,分析了影响催化剂活性的因素.结果显示:与沉积-沉淀法相比,采用溶液相还原法制备的催化剂Au/ZrO2(L),金的实际负载量较高,表现出较高的催化活性,当溶液pH为7.7,反应温度为323 K时,乙醛酸收率达到6.2%.