声学黑洞结构应用中的力学问题

声学黑洞(acoustic black hole,ABH)效应是利用薄壁结构几何参数或者材料特性参数的梯度变化,使波在结构中的传播速度逐渐减小,理想情况下波速减小至零从而不发生反射的现象.实现声学黑洞效应的主要方法是将薄板结构的厚度按照一定规律裁剪,利用声学黑洞可以将结构中传播的波动能量聚集在特定的位置.声学黑洞对波的聚集具有宽频高效、实现方法简单灵活等特点,在薄壁结构的减振降噪、能量回收等应用中具有明显的优势.本文介绍声学黑洞效应的基本原理、相关力学问题的研究进展和有待进一步探究的问题,包括声学黑洞结构的建模与分析方法、实验研究方法及进展、声学黑洞结构中波的传播与操控,以及声学黑洞在工程应用中的相关问题.     

基于J-C模型的镁合金MB2动静态拉伸破坏行为

为了研究不同应力状态和应变率条件下镁合金MB2的拉伸破坏行为,利用材料试验机和分离式Hopkinson拉杆(SHTB),对镁合金MB2的光滑及缺口圆柱试件进行了动静态拉伸加载;拟合得到了镁合金MB2的动静态拉伸本构关系,建立了其修正的Johnson-Cook失效破坏准则,并对不同试件的拉伸破坏行为进行了数值模拟;利用SEM对宏观破坏模式对应的微观损伤机理进行了分析。结果表明,随着应力三轴度的增加,镁合金MB2的等效破坏应变先增大后减小,宏观破坏模式由剪切转为正拉断,微观损伤机制由混合断裂转变为韧窝断裂;而随着应变率的增加,等效破坏应变不断减小,破坏模式不发生改变。Johnson-Cook本构关系和修正后的Johnson-Cook失效破坏准则能较好地拟合动态静态拉伸实验结果并预测不同试件的杯锥形破坏特征。     

防砂井挡砂介质堵塞规律实验及堵塞程度定量预测模型

防砂井挡砂介质堵塞造成降产已成为困扰油气井防砂的关键问题。已开展的大量堵塞规律研究主要涉及机理和定性描述,尚未形成可用的堵塞程度定量预测方法。针对这一问题,本文在广泛应用的砾石充填防砂条件下,利用挡砂介质堵塞评价驱替实验装置,进行了砾石层堵塞机理和规律实验,着重考察了砾石层堵塞渗透率比随驱替时间、砾砂中值比、流体流速、流体粘度、粘土含量、细质含量等生产条件的定量变化规律。根据实验数据,首先拟合砾石充填层堵塞渗透率比随时间的定量关系,引入综合堵塞系数和单项堵塞系数表征各生产条件对堵塞规律的影响,然后拟合了堵塞系数与各生产参数的经验关系,整合得到一个根据防砂参数和生产条件预测砾石充填层堵塞程度随时间变化规律的定量模型。结果表明,不同生产条件砾石层渗透率在投产早期下降较快,然后下降速度减缓并趋于基本不再变化,达到堵塞平衡状态。具体变化规律由防砂参数和生产条件控制。使用实际防砂井资料进行了模型应用案例分析,结果和规律与现场实际基本相符。该模型进一步修正后可用于防砂井动态产能预测与评价。     

浓硫酸性质实验的整合创新设计

对浓硫酸的几个性质(吸水性、脱水性、强氧化性、遇水放热性、催化性)实验进行了整合创新设计, 解决了教材实验中的药品耗量大、不易操作、药品易撒落、易污染水源、耗时长、不适合学生分组实验等缺点。整合创新后设计的实验不仅操作简便、体现绿色实验理念, 而且操作安全, 适合中小学生开展课外活动。     

“普通化学实验”网络教学体系的建设与应用

介绍了"普通化学实验"网络教学体系的建设,其着重于多媒体实验室构建、实验内容精选与加工、网络教学平台和数据处理系统的建立。实践表明,网络教学体系具有工作强度低,实验效率高,展示直观清晰,成绩评判公正,学习时空延展等优势,对完善"普通化学实验"教学模式具有重要意义。     

物理化学实验室建设模式的探索与实践

在物理化学实验室的建设方面进行了研究、探索与实践,提出了仪器设备模块化、实验室绿色化和教学革新同步化的建设模式,并在实践中取得了良好效果。     

医学院校无机化学实验课程考核评价体系的探索与实践

针对当前无机化学实验教学中存在的问题,改革了无机化学实验课程的考核办法和评分标准,提出了"多元化实验考核模式",并进行实践应用。教学实践证明:通过完善实验考核办法和评价体系,对学生的实验成绩有一个公平、准确的评价,可以激发学生的实验兴趣,提高学生的实验动手能力和分析、解决问题的能力。     

可观察到氢气燃烧呈淡蓝色火焰的实验设计

现行高中化学教科书中钠与水的反应实验未提供验证反应所产生气体的实验装置。为使学生通过观察实验现象,直观地认识和理解钠与水反应产生的气体是氢气,在已设计"钠与水反应的实验装置"的基础上,从普通玻璃尖嘴导管焰色反应的干扰、煤油蒸气的干扰2个维度进行分析,最终设计出可以观察到氢气燃烧呈淡蓝色火焰的实验。     

西部农村初中化学实验教学现状调查——以甘肃省某县为例

选取甘肃省某县为调查对象,对目前西部农村初中化学实验教学的现状进行调查,分析实验教学中存在的问题及原因。调查显示目前西部农村初中化学实验教学中存在的问题主要有:教师教学理念"陈旧",教师化学实验教学素养较低,学生实验活动缺少合理的评价,教师责任感和教学动力缺失,教师缺乏实验教学的策略,化学实验室正常运转困难,这都会影响化学实验教学。     

“液-液萃取”实验教学内容的选择与拓展

从学生实验能力培养出发,以"液-液萃取"实验内容为例,对较为常见的教学内容"乙醚萃取醋酸水溶液中醋酸"和"四氯化碳萃取碘水中碘"进行比较,提出选用"四氯化碳萃取碘水中碘"作为"液-液萃取"教学内容。并在此基础上,增加"四氯化碳回收"和"碘水中碘的含量测定"为拓展教学内容。教学实践表明:重组的"液-液萃取"项目,不仅丰富了教学内容,增强了实验项目的趣味性和综合性,更重要的是增加了学生课堂动手训练机会,同时对于培养学生化学实验素养、提高对环境保护的意识和自主探究学习精神起到了积极推进作用。