锂离子电池多孔电极理论的回顾与新思考

本文总结了Newman多孔电极理论的基本内容,提出若干改进思路. 提出基于离子-空穴耦合传输机制描述浓电解质中的离子输运过程,在此基础上引入离子-电子耦合转移反应的思想处理电极材料中的离子传输问题,并通过计算嵌锂材料的离子扩散系数验证其合理性. 总结了描述多孔电极多尺度结构的相关理论和技术,表明均质化方法和基于结构重建的介观模拟方法均能给出比较合理的有效输运参数,从而提高多孔电极理论模拟结果的准确性.     

典型连接结构螺栓的附加弯矩形成机理与承载能力研究及结构优化设计

针对典型连接结构中, 高强螺栓在受拉工况下因产生附加弯矩而极大削弱其承载能力的问题, 开展了螺栓附加弯矩产生的机理研究, 并提出了一种有效降低螺栓附加弯矩的结构优化设计方法. 首先, 建立典型连接结构的等效力学模型, 推导出螺栓附加弯矩的解析解, 进一步开展数值仿真分析, 验证了解析方法的正确性. 考虑螺栓同时承受拉弯耦合载荷工况, 引入梁塑性弯曲理论, 研究了不同拉弯组合下的螺栓截面各类应力分布的交互关系, 并给出了考虑轴力影响的弯矩塑性折减系数. 基于最大应力破坏准则, 开展了考虑附加弯矩和弯曲塑性影响的螺栓载荷失效判据研究, 该判据更加具有工程应用价值. 从机理出发, 开展典型连接结构优化设计以降低螺栓的附加弯矩进而提高其承载能力, 进一步采用解析方法, 阐述了铰支球头的工作机理. 采用数值仿真方法, 开展了螺栓附加弯矩灵敏度分析, 验证了优化设计方法的有效性. 进一步开展试验研究, 获得不同连接状态下螺栓的附加弯矩, 验证了优化设计方法的正确性和可行性. 该方法能够极大降低高强螺栓的附加弯矩, 最大程度发挥螺栓的承载能力, 提高连接结构的可靠性.      

典型无序结构芯体夹层梁的振动特性试验分析

通过悬臂梁模态试验研究了典型无序芯体(纤维毡、闭孔泡沫铝以及开孔泡沫铝)夹层结构的振动特性,并与夹层结构所对应等质量钢板进行振动特性对比分析。研究结果表明：无序芯体夹层结构相较于对应等质量钢板均有着更高的前三阶固有频率和阻尼比;等质量钢梁任一横截面上各点具有相同振动特性,而夹层结构任一横截面上各点振动特性受芯体结构影响较大。     

螺旋卷绕型纤维基人工肌肉的致动特性研究

螺旋卷绕型纤维基人工肌肉是模仿天然肌肉的新型致动器,在柔性驱动领域具有广阔的应用前景.通过将尼龙6纤维和铜丝复合卷绕,制备了电阻丝附着型纤维基人工肌肉;搭建了表征人工肌肉致动特性的实验平台,对人工肌肉的致动特性进行研究,发现致动效率与输入功率、螺旋直径有关.对螺旋卷绕型纤维基人工肌肉的致动特性进行理论分析,预测了致动应...     

Brinkman-Forchheimer流体与Darcy流体界面连接共振渗透

研究了在一个有界光滑的区域上存在两种不同的流体的结构稳定性问题.假设这两种流体的控制方程分别为粘性依赖于温度的Brinkman-Forchheimer方程与Darcy方程,并且Brinkman-Forchheimer型流体的内部存在一个热源或者散热器.运用能量分析的方法和微分不等式技术,获得了方程的解对热源的连续依赖性...     

基于超声相控阵和逆时偏移成像的套筒灌浆饱满度无损检测方法

灌浆套筒连接是装配式建筑应用主要的连接方式之一,套筒的灌浆饱满度决定了装配式建筑的稳定性和抗震性。本文提出一种基于逆时偏移(RTM)成像算法的相控阵超声检测方法,可对装配式套筒连接处可能存在的灌浆缺陷进行检测,本文通过数值仿真试验和室内模型试验对所提方法的有效性进行了验证,其中数值仿真结果表明：RTM算法与传统超声全聚焦(TFM)算法相比,具有更高的成像精度和清晰度,能准确识别套筒内部的空洞、不密实等灌浆缺陷。室内试验结果表明：在RTM重构图像中,与灌浆密实套筒相比,灌浆不密实套筒的反射信号会低9dB,此特征可以识别注浆缺陷。研究结果表明本文提出的相控阵超声成像方法适用于预制结构的套筒灌浆缺陷检测。     

一个新的可积方程族及其Hamiltonian结构

基于一个带有三个位势函数新的等谱问题,本文得到了一个带有任意函数的新的Lax可积族.当位势选取特殊函数时,得到了著名的Schrodinger方程,广义MkdV方程,热传导方程和耦合的Burgers方程及其Hamiltonian结构,并证明方程是Liouville可积的.     

轻质结构材料力学性能虚拟教学实验平台的开发与应用

结合“新工科”力学类人才培养体系的要求,开发了轻质结构材料力学性能虚拟仿真实验平台。该平台采用基于Unity3D的WebGL技术,能够开展轻质点阵夹层结构设计与力学性能的三维仿真实验;利用该平台学生可以进行轻质结构材料的设计流程训练、点阵夹层结构设计方法训练、点阵夹层结构力学性能实验表征方法训练,从而掌握轻质结构材料力学设计流程、设计方法以及设计原理,增进对轻质结构材料承载需求的了解。实验核心内容包括轻质结构材料典型单胞设计及力学性能实验表征,实验结果为满足承载要求的轻质结构材料尺寸及力学性能实验数据。实践证明,该虚拟仿真实验有效解决了新材料设计实验教学难度大、成本高、耗时长,以及实验资源匮乏、无法满足新时期本科教学的问题。     

Cu2+离子A位取代对MgTiO3陶瓷结构及介电性能的影响

采用固相反应制备了Mg_1-xCu_x TiO₃(0.00≤x≤0.20)微波介电陶瓷,研究CuO烧结助剂对MgTiO₃陶瓷的微观结构和微波介电性能的影响。实验结果表明,CuO中的Cu²⁺离子会进入到MgTiO₃晶格中并取代Mg²⁺,形成Mg_1-xCu_x TiO₃固溶体。由于液相效应,适量的CuO可以促进MgTiO₃陶瓷的致密化烧结,降低其烧结温度。Cu²⁺离子的A位取代会改变样品的TiO₆八面体扭曲度。随着Cu²⁺离子含量的增加,会使MgTiO₃陶瓷的结构稳定性降低。随着CuO含量的增加,晶粒的不均匀生长和液相的出现导致样品的品质因数(Qf)下降。同时,Mg_1-xCu_x TiO₃陶瓷的相对密度、结构...     

丙烯腈-衣康酸基纳米纤维纱线的热稳定及碳化研究

碳纳米纤维主要以聚丙烯腈(PAN)作为前驱体,通过纺丝、热稳定、碳化等后处理工艺制备而得.但是,PAN基纳米纤维取向度低、致密性差,热稳定后环化度低,碳化后导电性差等缺点阻碍其在高性能碳纳米纤维领域的发展.因此,在PAN分子链中引入衣康酸(IA),通过溶液聚合法合成了P(AN-co-IA)共聚物并通过静电纺丝法制备了P...