摘要：轻质高强韧结构设计一直是力学和材料等学科交叉的前沿问题,也是工程应用的不懈追求.生物材料经历数百万年进化,兼具轻质、高强度和高韧性力学性能,成为高性能工程材料设计的模板.然而,生物材料往往具有跨尺度、多层级的复相结构和界面特征,会产生非线性、多过程的变形和断裂行为,进而决定强度和韧性等力学性能.如何发展定量的力学模型、阐明生物材料的结构-界面-强韧力学性能间的关系,并为高性能仿生材料制备提供优化设计方案成了近期的研究前沿.本文以极具代表性的生物“砖泥交错结构”和“扭转纤维结构”为例,从力学模型和力学机制方面,首先梳理仿生异质结构代表性单元体(RVE)的非线性力学响应与其结构间的关联;然后讨论含主裂纹仿生异质结构的断裂行为及其与RVE结构间的关联;进一步,基于力学模型和机制,给出优化强度、韧性、抗冲击性和断裂韧性等性能的力学设计方案;最后,提出仿生异质结构非线性力学与优化设计中存在的挑战和未来的发展方向.

摘要：为了降低能耗,提高经济效益,在AspenPlus平台上建立了分隔壁精馏塔(DWC)分离松节油中蒎烯的四塔等效模拟流程,采用灵敏度分析确定了对能耗和分离效果影响较大的设计变量及其取值范围,以预分离塔塔板数、主塔塔板数以及能耗最小为目标,建立了DWC分离松节油中蒎烯的多目标优化模型,并利用约束多目标微粒群优化(CMOPSO)算法对模型进行了求解。结果表明:CMOPSO算法能很好地解得DWC的Pareto最优解集,为决策者提供了多种可供选择的DWC优化设计方案;经多目标优化后,在总塔板数(或设备投资费)相近时,与DWC分离松节油的单目标优化结果相比,多目标优化结果可进一步节能21.7 kW;气、液相分配比是DWC特有的,且非常重要的设计变量,采用的双变量灵敏度分析方法能够比较准确地得到两者的适宜取值范围,优化时在该范围内搜索气、液相分配比可望进一步缩短寻优时间。

摘要：为了探寻一种分离乙醇-碳酸二甲酯(简称DMC)二元共沸物的高效节能新工艺,首先在Aspen Plus软件平台上建立了分隔壁萃取精馏塔(简称EDWC)分离乙醇-DMC的三塔等效新工艺流程,然后采用单变量灵敏度分析法模拟新工艺中6个可调设计变量对新工艺分离效果和能耗的影响规律,并分析得到它们的最佳值,最后在最佳设计和操作条件下模拟新工艺,结果表明,对相同的分离任务和要求,新工艺与文献已报道的双塔工艺流程相比,前者的再沸器能耗比后者节省高达43%,而设备投资比后者更少。EDWC是分离乙醇-DMC共沸物的既高效节能又节省设备投资的新工艺。