双相钢板料的单向拉伸断裂失效研究(Ⅱ)——弧长法非线性有限元分析

为了获得docol800DP双相钢板料的等效塑性应变和应力三轴度在单向拉伸断裂失效过程中的变化历程,对其拉伸过程进行了弧长法非线性有限元分析。根据试验得到的材料参数建立了双相钢单向拉伸试件的有限元模型,考虑大变形引起的几何非线性和塑性强化引起的材料非线性,模拟了试件拉伸变形的全过程。计算结果表明:弧长法可较好地模拟试件变形的全程,计算得到的典型变形阶段、集中性失稳带的分布及方向与试验结果吻合很好;发生失稳变形时的应变与理论分析结果一致。最后,给出了起裂点处失效参数的变化历程,为定量化研究双相钢材料的断裂失效模型提供准确的数据支持。     

TiB2、CNT双相增韧碳化硼复合陶瓷及其性能研究

在1 500 ℃的真空条件下,通过液相渗硅法(liquid silicon infiltration, LSI)制备了碳化硼/二硼化钛-碳纳米管(B₄C-TiB₂-CNT)陶瓷复合材料,对其成分、形貌、性能和增韧机理进行了分析表征和研究。结果表明:复合材料的主要组成相为B₁₂(C, Si, B)₃、SiC和Si。二硼化钛和碳纳米管显著提高了液相渗硅烧结碳化硼陶瓷的力学性能,在TiB₂和CNT的添加量分别为10%和0.4%时,复合陶瓷的弯曲强度和断裂韧性达到了(390±18) MPa和(5.38±0.38) MPa·m^1/2,分别比B₄C陶瓷高了31%和53%。本文的研究从片状SiC颗粒和CNT的拔出、TiB₂的颗粒增韧以及裂纹的偏转等方面解释了B₄C-TiB₂-CNT复合材料的增韧机理。     

双相介质半空间中圆孔对透射SH波的稳态分析

研究了平面SH波在半空间双相弹性介质中的传播。通过Green函数和积分方程方法,按照复变函数描述,对透射波被圆孔散射的情况进行稳态分析。将双相介质半空间沿界面剖分为1/4空间介质Ⅰ和含圆孔的1/4空间介质Ⅱ,分别构造了介质Ⅰ和介质Ⅱ中反平面点源荷载的Green函数,按双相介质中平面SH波的处理方法,给出介质Ⅰ和介质Ⅱ中的平面位移波,两种介质之间的相互作用力与对应Green函数的乘积沿界面的积分与平面位移波叠加得到介质Ⅰ和介质Ⅱ中的全部位移场。按照界面的位移连续条件,定解积分方程组,得到问题的稳态解,并给出圆孔位置和介质参数对散射的影响。

     

羧酸聚合物对磷酸钙的阻垢作用和机理

采用静态阻垢法评定了膦酰基羧酸聚合物(POCA)、聚丙烯酸(PAA)、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物(T-225)、水解聚马来酸酐(HPMA)等四种羧酸类聚合物阻垢剂对磷酸钙的阻垢性能, 发现在加药量为25 mg/L时几种聚合物对磷酸钙垢的阻垢率分别为100%, 94.6%, 36.2%和30.2%. 采用分子动力学(MD)方法, 模拟计算了四种聚合物与磷酸钙晶体的(110)晶面的相互作用结合能、非键作用能等参数. 结果表明: 聚羧酸与(110)晶面结合能以及非键作用能的大小排序为POCA＞T-225＞HPMA＞PAA, 结合能以及非键作用能越大, 说明聚合物与垢晶体的结合越紧密, 抑制性能越好; 因此它们对磷酸钙阻垢能力大小排序为POCA＞T-225＞HPMA＞PAA. 该理论计算与实验室静态阻垢评定结论一致. 通过对超分子对关联函数的分析, 发现POCA和T-225聚合物中羰基O原子与晶面上Ca^2＋之间形成了较弱的离子键, 但强度远比非键作用小, 非键作用主要由库仑作用和范德华作用力提供, 且库仑作用的贡献更大. 据此合成了马来酸酐-苯乙烯磺酸钠-丙烯酸羟丙酯(MA-SS-HPA)以及苯乙烯磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-亚磷酸(MA-SS-H₃PO₃)共聚物, 加药量为18 mg/L时对磷酸钙垢的阻垢率分别为94.2%和100%, 性能优于POCA.     

双层固定化酵母催化还原4-氯-乙酰乙酸乙酯的研究

以海藻酸钠为内层载体,利用机械强度良好的聚乙烯醇(PVA)改性海藻酸钠混合物作为外层载体,双层固定化高活性酵母,得到固载的生物催化剂,用于由磷酸缓冲溶液和环己烷组成的双相体系,对4-氯-乙酰乙酸乙酯(COBE,ethyl 4-cloro-3-oxobutyrate)进行不对称催化加氢合成(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯[(S)-CHBE],ethyl[(S)-4-chloro-3-hydro butanoate].在最适条件下,双层固定化酵母的不对称催化还原反应优于游离细胞和单层固定化细胞.在底物COBE的最佳浓度和进料速率分别为170mmol/L,125mL/h的连续操作条件下,最高(S)-CHBE转化率为94.2%,最高对映体过量值为98%.与游离细胞催化COBE相比,反应转化率提高3%,最佳底物浓度比游离细胞增加1倍;与单层固定化细胞催化还原相比,对映体过量值提高8%.连续性实验表明,双层固定化酵母细胞在连续使用5d,其转化率和对映选择性没有明显下降.     

波由单相弹性介质向横观各向同性液体饱和多孔介质传播时的反射与透射

研究了弹性波从单相各向同性弹性介质向双相各向异性液体饱和介质的传播问题.基于Biot的孔隙介质理论,并考虑动态渗透率,对以任意角度、任意频率入射的弹性波,解析地导出了在界面上的透射角、透射波波速和衰减系数,给出了各波在界面上的能量分配,数值计算了反射、透射系数与入射角、孔隙度等的关系曲线.     

Ni-BaCe0.6Zr0.2Nd0.2O3-δ金属陶瓷双相膜的氢渗透性与稳定性

制备了金属陶瓷双柏Ni-BaCe0.6Zr0.2Nd0.2O3-δ膜,并将其用丁从含氢混合气巾分离氧气,研究了该膜在不同条件下的透氢性能以及膜片在CO2与H2O存在条什卜的透氢稳定性.结果表明,膜片的透氧最随着温度的升高而提高.当使用含3%H2O的原料气时,膜片透氢量是其在干燥气氛时的2～5倍;在900℃,原料气为潮湿80%H2/He的条件卜,膜片的透氢量达到0.073cm3/(min cm2).膜片在含有30%CO2的混合气巾,经100 h寿命实验后,仍然保持较高的渗透稳定性.这些结果表明该双相膜在分离CO2和H2混合气中具有很好的应用前景.     

Na2SeO3-SA/CS微球/α-CPC基复合骨水泥的制备

结合壳聚糖（CS）和海藻酸钠（SA）的生物相容性及元素硒的生理活性功能，研究功能性磷酸钙复合骨水泥的制备及性能。Na₂SeO₃为药物模型，乳化交联法制备Na₂SeO₃-SA/CS纳米微球，沉淀-煅烧-球磨法制备α-TCP，按10.0:0.5:0.5的物质的量比将α-TCP、 DCPD、 CaCO₃粉末混均磨匀制得α-CPC，以壳聚糖和柠檬酸复合物为固化液，将载硒微球与α-CPC调和制备Na₂SeO₃-SA/CS纳米微球/α-TCP基复合骨水泥。通过IR、 DTG、 DSC、 SEM和XRD等手段表征其结构和性能，原子荧光测定硒含量。探究了球磨时间、载硒微球掺入量、固化液组分、固液比对复合骨水泥固化、强力、降解、抗溃散、缓释等性能的影响，并以MG63肉骨瘤细胞为模型进行体外抗肿瘤活性试验。结果表明：球磨时间为4 h、复合固化液中固液比为1.0:0.6（柠檬酸与壳聚糖的质量比为30:1）、载硒微球的质量分数为5%的条件下制备的Na₂SeO₃-SA/CS/α-CPC复合骨水泥，相比于纯α-CPC，其降解速率和强度增大、抗溃散能力增强、固化时间略微缩短。SEM照片表明：缓释前圆滑的Na₂SeO₃-SA/CS微球被α-CPC均相包裹，缓释后形成了完善的三维蜂窝状多孔结构，利于细胞黏附和血管组织的长入。缓释前后的IR和XRD谱图表明：微球的掺入不影响CPC水化生成组分HA，只因降解率提升导致HA的量略微增加。复合骨水泥有效避免了Na₂SeO₃的突释现象，在40 d时硒累积释放率达32.34%，保证了活性硒的长时作用功效，肉骨瘤MG63细胞增殖抑制率在7 d时达到28.46%，故Na₂SeO₃-SA/CS/α-CPC复合骨水泥具有良好的细胞生物学效应和成骨活性。本文为植骨后所需的促修复、防止肿瘤细胞复发的功能性骨水泥材料的研究奠定了必要的实验基础。     

双相介质P波波动方程小波域多尺度模拟

相比于单相介质理论而言,双相介质理论更接近实际地层的真实情况,因此在地球物理勘探、地震工程和岩土动力学等领域有着广泛的应用。传统的波动方程数值解法由于本身固有的不足不利于求解诸如双相介质波动方程等复杂的非线性和不规则性问题;而小波方法则由于自身良好的特性可以用来构建解决此类问题的自适应性算法。本文详细推导了双相介质P波波动方程的有限差分矩阵表示形式,利用小波变换将其转移到小波域,设置阈值形成更为稀疏的迭代矩阵以构建自适应算法,从而达到减少计算量,增加地震波场数值模拟灵活性和准确性的目的。地球物理勘探的数值模拟实例验证了方法的有效性。     

丝蛋白对磷酸钙生长及其结晶的调控

以氨气扩散法为基础,以再生丝蛋白(RSF)作为可溶性有机物对磷酸钙的生成实施调控.采用透射电镜包括选区电子衍射、扫描电镜、X-射线衍射及红外光谱等多种技术手段对所生成磷酸钙的形貌和晶型进行观察和检测.通过改变矿化时间、RSF浓度以及钙/磷离子浓度等,能够在特定的条件下可控获得具有相应形貌即球形颗粒状的无定形磷酸钙(ACP)或粘连片状的羟基磷灰石(HAP).大量的实验显示出其基本规律为,在较高钙/磷离子浓度的母液中,诱导形成ACP所需的RSF浓度也较高;而在其它相同的情况下,RSF的分子量越高,其调控产生ACP所需的浓度随之降低.同时,RSF不仅对ACP的生成具有诱导效应,而且还能起到对ACP的稳定作用.相对稳定的ACP/RSF杂化物对骨修复材料的制备而言具有非常重要的意义.