Ni/Al层合结构热传导性能的非平衡分子动力学研究

采用非平衡分子动力学方法研究了[111]方向的Ni/Al层合结构的热传导性能.首先模拟了温度为300 K下[111]方向Ni/Al层合结构的热传导,通过分析界面处的声子态密度,发现交换热冷浴位置之后,层合结构的热参数基本没有变化,说明热冷浴的位置对结果影响不大.其次讨论了300 K下单层的Ni/Al层合结构的尺寸效应,计算结果表明随着系统尺寸的增大,界面热阻值逐渐减小并趋于平缓,并分别讨论了Ni和Al的热导率的尺寸效应;采用外推法计算了无限大系统下Ni和Al的声子热导率以及声子平均自由程,结合Wiedeman-Franz定律计算了Al和Ni的电子热导率,得到了Al和Ni的总热导率,并与实验值进行比较,结果与实验值在同一量级.然后讨论了传导方向为[001]和[110]时层合结构的界面热传导性,并和[111]方向的结果对比,发现界面热阻具有明显的各向异性.最后讨论了双周期层的Ni/Al层合结构的热传导性能,结果表明最靠近热浴的界面温度跳跃值最大,对应的界面热阻值最大,即对层合结构的热传导性能影响最大;与相同长度的单周期层结构对比,发现双周期层结构的热导率明显要小,因此可以通过增加材料的层数来提高隔热效果.     

基于油中溶解气体谱图的变压器故障识别方法

根据油中溶解气体含量对电力变压器进行故障诊断,一个关键环节是如何从故障气体数据中提取有效反映故障特性的特征量。论文提出了基于特征气体谱图形状参数识别变压器故障的方法,以5种油中溶解气体:乙炔、氢气、乙烷、甲烷和乙烯的相对含量构建了故障的特征气体谱图,并将图形偏斜性、突出性等形状参数作为特征量应用于变压器的故障诊断。应用的结果表明,这种方法有效区分变压器的放电性故障、过热性故障以及"氢主导型"故障,且识别效果达到90%以上,明显优于实践中常用的三比值方法。     

离子液体修饰金属有机骨架复合材料的制备及其在分离分析中的应用

金属有机骨架(MOFs)是一类新型多孔材料,具有孔径均匀、孔结构可调、易于合成和结构多样等特点。用离子液体(ILs)修饰MOFs构建的ILs/MOFs复合材料,在保留MOFs的结构特点外,还兼具ILs物化性质可调控和稳定性高等优点,在分离分析领域具有较大的发展潜力,引起了研究者的极大兴趣。本文主要综述了近五年来ILs/MOFs复合材料的制备方法及其在分离分析中的研究和应用进展,包括在吸附/萃取、色谱分离以及光谱和电化学分析中的应用研究,并对其发展趋势进行了展望。     

La掺杂对用于空间激光通信的掺铒光纤辐射损伤效应的影响

为验证La掺杂对于掺铒光纤抗辐照性能的影响，采用La掺杂光纤与无La掺杂光纤进行光纤辐照实验。使用⁶⁰Co辐照源在常温下对光纤进行累积剂量100 krad，剂量率6.17 rad/s的辐照实验。结果发现，La掺杂光纤在1 200 nm处损耗为0.030 67 dB(km·krad)，相比于无La掺杂光纤0.039 53 dB(km·krad)更低，且La掺杂光纤在辐照环境下的增益变化更小。通过光纤吸收谱和EPR谱辐照前后的对比，确定了Al-OHC缺陷为影响光纤辐致损耗的关键因素。La掺杂可以在一定程度上代替Al作为Er离子的分散剂从而增强光纤的抗辐照能力，且La掺杂对光纤的增益性能不会产生负面影响。该研究可为后续特种光纤在空间应用中的抗辐射加固设计提供参考。     

高取向度碳纤维原丝制备工艺研究进展

碳纤维原丝的性能好坏在很大程度上决定着碳纤维的最终性能。缺陷少、细旦化、高取向、高纯化等是高性能原丝的基本要求。其中原丝的取向度在很大程度上决定了碳纤维在预氧化、碳化过程中形成的类石墨片层的取向结构，这会影响碳纤维最终的强度和模量，所以制备出高取向的碳纤维原丝具有重大意义。本文聚焦于高取向碳纤维原丝制备工艺，首先分析了高取向原丝的重要性，然后在原丝制备工艺上将纺丝方法以及牵伸工艺对取向度的影响进行总结分析，同时介绍了微积分纳米层叠法和高取向复合纤维原丝的制备工艺，指出优质的初生纤维以及具有稳定化取向排列的原丝是制备高取向碳纤维原丝的关键，以期对提升原丝的取向度进而提升碳纤维性能的研究有所贡献。     

页岩气钻井卡钻故障预警方法研究与应用

川南工区是我国页岩气资源最为丰富、最具开发潜力的地区之一.该工区地层压力系数高、地质条件复杂，导致钻井复杂、故障频发，其中卡钻故障最为突出，占复杂、故障总时效的47.48%，严重制约了页岩气安全高效开发.现有卡钻故障识别技术监控信息综合利用能力差、风险预警不够及时、主观性太强等问题较为突出.针对现场亟须解决的这一问题，提出一种基于人工智能算法的页岩气水平段井下卡钻故障实时预警方法，利用录井实时数据根据构建的预警模型实现了卡钻故障的智能化、实时化定量判断.技术的攻关和应用对于提高川南工区深层页岩气钻井单井盈利水平、降低复杂和故障损失、提高工区内队伍的施工能力具有重要意义.     

Ti-Zr-Nb固溶体合金动态压缩强度的机器学习模型优化

Ti-Zr-Nb固溶体合金具有优异的强塑性匹配和撞击释能活性，在杀爆战斗部毁伤元和聚能战斗部药型罩材料领域极具应用价值.为了实现Ti-Zr-Nb合金及类似固溶体合金的动态力学性能精准预测，并支撑战斗部材料的精准设计与成分优化，采用粉末冶金法制备了56种Ti-Zr-Nb合金，并测试了材料的动态压缩强度，在此基础上开展了Ti-Zr-Nb合金动态压缩强度预测的机器学习模型优化、主控参量筛选研究，优化后的模型实现了合金动态压缩强度的预测误差<8%，并揭示了影响合金动态压缩强度的3个关键主控参量及权重排序：Δχ>G>δ_G.采用优化后的模型成功设计了具有更高动态压缩强度的合金成分，经试验验证，所设计的材料动态压缩强度达到3 100 MPa，高于同类固溶体合金.     

Numerical Simulation of Hydraulic Fractures Intersecting Natural Fractures in Shale With Plastic Deformation北大核心CSCD

The plastic deformation and numerous natural joints of shale pose a great challenge for the predic⁃ tion of the hydraulic fracture geometry extension. Based on the finite element method, a fully coupled numeri⁃ cal model for elastoplastic hydraulic fractures was established with natural fractures and bedding planes consid⁃ ered. The numerical model was validated with the KGD analytical solution and Blanton’s curve. The numerical results show that, compared with the numerical model solution of linear elasticity, the hydraulic fractures are prone to enter the natural weak interface due to the rock plastic deformation. The rock plastic deformation area mainly lies in the reservoir layer during the fracture propagation. In the case of rock ductile damage, the hy⁃ draulic fracture is more likely to penetrate the bedding plane. Hydraulic fractures can directly penetrate natural fractures and bedding planes at high injection rates due to large driving forces. The study provides new insights in terms of hydraulic fracture extension in elastoplastic formations. © 2023 Editorial Office of Applied Mathematics and Mechanics. All rights reserved.