加筋薄壳结构分析与优化设计研究进展

伴随装备大型化和承载重型化等发展趋势,装备中加筋薄壳结构尺寸越来越大,成型工艺与结构细节也越来越复杂,对结构优化设计的精细程度、新型轻质结构发现和力学性能数值预测精度提出了更高的要求,给复杂板壳非线性分析模型、优化问题的数学建模和求解算法带来新的挑战。本文从加筋壳稳定性分析方法、折减因子确定方法以及考虑几何缺陷的加筋壳设计方法三个方面进行综述,介绍国内外相关研究进展。     

隧道支护结构体系及其协同作用

隧道支护结构体系是围岩稳定性控制的关键,也是隧道设计的基本任务,而对支护结构之间相互作用过程和机制的系统认识则是定量化设计的基础. 本文从隧道围岩结构性和支护作用的本质特征出发,提出隧道支护具有"调动"和"协助"围岩承载的基本作用,明确了二者的功能分配原则和实现方式,即分别通过超前支护的保障作用、初期支护的核心作用和二次衬砌的安全储备作用共同完成;针对围岩的正面挤出、前倾式冒落和后倾式冒落等三种超前破坏模式,分别给出了相应的超前支护方式和支护效果评价方法;提出初期支护作为隧道围岩附加载荷的主要承担者,包括锚固体系与拱架及喷射混凝土结构,分别通过"调动"和"协助"围岩实现其承载功能,且同时具有"支"与"护"的作用;阐明了二次衬砌结构作为安全储备功能的内涵,建立了二次衬砌结构的载荷分担比率与刚度匹配性、支护时机的关系,并据此给出了二次衬砌结构参数和施作时机的建议值;建立了以围岩变形量$S$最小和协同度$\xi$最优为目标,基于超前支护、初期支护和二次衬砌与围岩相互作用三阶段的协同支护优化模型,明确了支护结构体系与围岩、不同支护结构之间以及支护结构要素之间三个层次的协同关系,并提出了隧道支护结构体系协同优化设计方法.      

CGSE中液位指示稳定的低温沸腾换热器的设计

低温地面支持设备系统CGSE是用于冷却第二代阿尔法磁谱仪AMS02的磁体组件并将超流氦注入AMS02磁体杜瓦的低温设备系统。介绍用于CGSE系统中液位指示稳定的补液式低温沸腾换热器,介绍了换热器的技术特性、设计原理、结构特征和技术要求。该低温沸腾换热器的结构特征主要在于两个筒体的使用,其中加注液体及装液位计的稳定筒与沸腾的换热筒是分开的,通过封头连通,减小了沸腾引起的液位计信号波动。另外的一个结构特征是汇气管的使用,降低了气流对液位的冲击。最终实现了液位指示稳定,提高了低温沸腾换热器的换热性能,具有显著的经济效益和社会效益。     

微反应器的结构优化设计与仿真

设计了两步微反应器,对影响反应的几何参数进行了优化。对于微反应器的混合单元,设计了内肋型障碍物结构,用于产生混沌对流,促进样品混合。利用基于有限元原理的数值模拟软件分别对混合单元的障碍物与微通道的高宽比、障碍物宽度与间距的比值和障碍物的宽度进行设计与优化。采用蜿蜒通道作为微反应器的反应单元,研究了反应单元长度、反应时间与初始浓度对反应的影响。以葡萄糖氧化反应为例,设计了一个两步微反应器。     

导电聚合物在吸波材料中的应用

导电聚合物具有比重小、结构多样、电磁参数可调等优点,成为新型吸波材料。为提高其吸波性能,人们从微观结构设计和宏观结构设计两方面对其进行了大量的研究,发现共轭聚合物及其金属络合物具有良好的吸波特性,通过纳米化、纤维化、手性化等微观形貌控制,可以显著提高其吸波性能;通过二元或多元组分复合方法可以获得更强的吸波材料;而通过多层结构、超材料构造等结构设计手段,可以赋予体系更为优异的吸波特性。本文对上述诸方面加以综述,着重介绍近期一些研究成果,对导电聚合物吸波材料的发展方向做了展望。     

二维sp2-碳共轭聚合物的结构设计、可控制备与应用研究

二维sp²-碳共轭聚合物是指通过碳碳双键将构筑单元连接起来的层状聚合物材料.因其具有可设计的周期性多孔结构、高比表面积、优异的结构稳定性和高载流子迁移速率等优点,被认为是最具前景的聚合物新材料之一.本文以作者课题组的研究工作为主,对二维sp²-碳共轭聚合物的结构设计和合成方法、薄膜可控制备策略及其在盐差发电、海水提铀、光催化、荧光传感和质子传导等领域应用进行了总结,并从晶体结构的调控、新型合成方法的探索、通用性薄膜合成策略的设计以及相关应用的拓展等方面对二维sp²-碳共轭聚合物的研究进行了展望.     

氢同位素氘从气相到液相的催化交换实验

在自行建立的气-液催化交换装置上，用氢同位素氘代替氚研究了氘从气相到液相的催化交换过程。实验装置的流程图见图1。主要由催化交换柱、气体流量计、料液泵、贮液槽及控制系统组成。     

用于γ-康普顿电流密度测量的传感器

γ-Compton电流密度j传感器(图1)可实测不同材料γ-Compton电流，以作为某产品物理设计的参考。传感器圆筒的两封闭端面用待试材料的金属箔做成，两端面轴心引出的电极间留一个小间隙，电极间的感应电压由纽绞线馈人对称电缆，然后经平衡-不平衡变换器变为单端输出后，由示波器记录。     

靶丸燃料容器制备技术

2003年，多层空心塑料微球的研制取得了实质性进展。具有聚苯乙烯-聚乙烯醇-CH烧蚀层结构的3层塑料微球首次用于“神光”Ⅲ物理实验，取得了较为满意的结果：获得了靶丸燃料区空间分辨的Ar线谱——得到Heα等线谱发射区的尺寸；利用针孔(分幅相机)、环孔诊断获得了靶丸芯部发光区图像。