摘要：为了在矿井中实现快速、便携式的甲烷浓度检测,同时系统还具备高灵敏度及长的工作周期,设计了基于半导体激光器模式跳变的差分光学光谱吸收法,建立了井下甲烷浓度无线检测系统。系统利用调制电流使半导体激光器的输出波长发生模式跳变,从而获得了两个相近波长的激光,其中一个在甲烷的特征吸收峰上,而另一个基本不被吸收。实验中将两束光分别照射被测气室时,两束光的光强之差代入比尔朗伯定律即可求解气室内的甲烷浓度。实验结果显示,调制电流从20.0 mA增大到60.0 mA过程中,输出波长在电流达到48.3 mA时发生跳变,由1 650.888 nm改变为1 651.020 m。通过HITRAN光谱数据库可知,波长1 650.888 nm位置可作特征吸收峰,而波长1 651.020 nm适合作参考波长。在此基础上,对密闭容器内标准浓度的甲烷气体进行测试,采用H-BD5GD410-HC型便携式甲烷检测仪的测试数据作对比。两种检测结果相近,但随着浓度不断地增高,该系统的检测误差相对平稳,略优于甲烷检测仪。系统的检测误差均低于0.050%,在不采用昂贵的锁相器、检相电路的条件下,实现了精度优于0.10%的井下甲烷浓度检测。

摘要：辊缝位移传感器是轧机压下控制系统(Automatic gauge control,AGC)的关键元件,也是轧机AGC控制系统的反馈环节之一。辊缝位移反馈信号受传感器结构动态特性的强烈影响,传感器结构设计不合理甚至危及轧制过程的稳定性。模态参数可以完整地描述结构的动态特性,在结构动态设计和结构动力学修改阶段,必须进行有效的动态特性分析。采用单点激励、多点加速度响应拾振,对热连轧机辊缝位移传感器的外壳和位移传递杆结构进行了振动测试。以试验模态分析理论为基础,使用最小二乘复指数法(Least square complex exponent,LSCE),提取传感器结构的模态参数。分析结果表明,传感器外壳的垂直振动模态频率与热连轧机架的垂直振动模态频率接近,会对轧机工作机座的振动形成耦合,其动态特性对轧制过程的稳定性有严重危害。这些分析结果对建立轧机压下控制系统仿真模型以及进行结构动力学修改都具有重要意义。

摘要：通过分析无缝金属复合管三辊斜轧复合工艺原理与凝练关键工艺因素,基于Python语言和ABAQUS二次开发功能搭建了专用数值模拟系统,实现了参数化建模并开展了数值模拟研究。结果表明,45/316L复合管三辊斜轧复合过程中经历正圆形-三角形-正圆形变形过程,螺旋前进过程中通过交替进行直径减小与壁厚减薄实现周向均匀变形,基于数值模拟开展试验研究。在轧制温度1200℃,轧制速度450 r·min^(-1),目标外径为Φ60 mm时,成功制备壁厚分布均匀的45/316L复合管,拉剪断口位于45碳钢基体侧,证明复合界面实现冶金结合。

摘要：为了对充液管道的振动加以利用,研究其在非定常流激励下的动态特性,构建了以激波器为液压波动发生器的管道激振系统,建立管道液压激振的流-固耦合有限元数学模型,并求解了管道的动态响应.数值模拟结果表明:管内流体压力呈周期性冲击压力,其峰值压力是系统压力的数倍,且随系统压力的增大而增大;管道振动也呈现出周期冲击振动特性,并伴有高频谐波,冲击频率受控于激波器,振幅受控于系统压力,沿管道轴向两端振幅较大而中间较小,冲击振动主要由水击效应和固-液耦合的复合作用引起.设计了液压波动激振试验系统,仿真结果与实测数据符合较好,揭示了充液管道波动激励下的振动响应特性,为系统的振动主动控制提供了理论和数据支持.

摘要：二维六方氮化硼(hexagonal boron nitride,hBN)材料在产生光学稳定的超亮量子单光子光源领域有着潜在应用,有望用于量子计算和信息处理平台,已成为研究热点.而光学非对称传输设备是集成量子计算芯片中的关键器件之一.本文从理论上提出了一种基于hBN材料光子晶体异质结构的纳米光子学非对称光传输器件.运用平面波展开法研究了光子晶体的能带结构与等频特性,从理论上分析了hBN异质结构中可见光波非对称传输的可行性.同时,采用时域有限差分方法研究了可见光波段异质结构的晶格常数和半径对透射光谱的影响.研究结果显示,该结构实现了在610—684 nm波长范围内TE偏振光的非对称传输,在652 nm波长处正向透射率达到0.65,反向透射率为0.006,非对称传输透射对比度高达0.98.本文提出的结构模型为基于hBN的新型纳米光子器件设计提供了新的可能性,可用于不同功能光学器件的集成设计.

摘要：通过分子设计,以交联聚苯乙烯(CPS)微球为基质,制备了固载化的N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)催化剂.先将CPS微球氯甲基化,制得氯甲基化微球CMCPS,再使微球表面的氯甲基与偏苯三酸酐(TMA)分子中的羧基酯化反应,将邻苯二甲酸酐(PA)键合到聚合物微球表面,获得键合邻苯二甲酸酐的微球CPS-PA,使之与盐酸羟胺反应,制备固载NHPI的微球CPS-NHPI,固载量达2.25 mmol/g,并对其进行表征.将CPS-NHPI分别用于分子氧氧化甲苯和环己醇过程,考察微球的催化活性,分析其催化氧化机理.结果表明,以三乙胺为缚酸剂,采用极性溶剂N,N-二甲基乙酰胺,在110℃下CMCPS表面的氯甲基与TMA可顺利反应.适宜条件下CMCPS氯甲基的转化率可达73%.CPS-NHPI-Co(OAc)2催化体系对分子氧氧化甲苯和环己醇的催化活性良好,为自由基链反应机理.

摘要：混凝土是由水泥砂浆、粗骨料和界面过渡区(interfacial transition zone,ITZ)组成的非均质复合材料。ITZ作为混凝土内部的最薄弱相,对混凝土的宏观断裂有重要影响。基于PFC 2D的FISH语言,建立了能反映混凝土骨料、水泥砂浆和ITZ等复杂细观结构的离散元模型,并探讨了在单轴压缩载荷下ITZ强度分布和强度值对混凝土裂纹扩展过程的影响。数值模拟结果表明:混凝土裂纹遵循从中心向加载端扩展的趋势,超过80%的裂纹出现在峰值应力后的软化阶段;ITZ强度分布对混凝土裂纹扩展过程影响较弱,当ITZ强度呈现U形分布时,混凝土中裂纹数量较多;ITZ强度值对混凝土断裂程度及最终断裂形式影响显著,当ITZ的最小黏结强度与砂浆黏结强度比p0.6时,裂纹从混凝土试样中心向加载端集中扩展形成宏观贯通裂纹,导致试件发生块状破坏。

摘要：固体推进剂和炸药的力学性能在很大程度上依赖于配方中高分子粘结剂与增塑剂的相容性.本文对相容和非相容两种体系进行了分子动力学(MD)模拟,以考察分子模拟方法的实用性.为预测固体推进剂中端羟基聚丁二烯(HTPB)与增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)、硝化甘油(NG)的相容性,采用MD模拟方法在COMPASS力场下,对HTPB、DOS、NG和共混物HTPB/DOS、HTPB/NG的密度、内聚能密度及溶度参数等进行了模拟计算.通过比较溶度参数差值(△δ)的大小、分子间径向分布函数和模拟前后体系密度变化情况均可以预测HTPB/DOS属于相容体系,而HTPB/NG属于不相容体系,与实验结果一致.径向分布函数分析同时揭示了HTPB/增塑剂组分之间的相互作用及本质.本文的模拟方法可以作为预测聚合物与增塑剂相容性的有利工具,也可以为固体推进剂和炸药的配方设计提供理论指导.

摘要：在***软件中进行C15不锈钢变薄拉深成形过程有限元仿真模拟,以变薄率、凹模锥角和拉深速度为工艺参数变量,设计3因素3水平L_(9)(3^(3))正交试验,以工件变薄拉深过程中的拉深力、残余应力与壁厚回弹量为成形质量评价指标,采用变异系数法对3个评价指标进行客观权重分配,引入Vague集对正交试验结果进行多目标优化,得到最优工艺参数组合以及各工艺参数对综合评价指标的影响顺序。结果表明:变薄率为42%、凹模锥角为9°、拉深速度为10 mm·s^(-1)时,C15不锈钢变薄拉深工件的成形质量较高。各工艺因素对变薄拉深件的综合成形质量的影响顺序为:拉深速度>变薄率>凹模锥角。对仿真结果进行试验验证,仿真和试验结果的最大相对误差(壁厚回弹量)不大于7.61%,仿真结果具有良好的可靠性,可对实际生产提供理论指导。

摘要：将弯曲分层矫直数值计算和实验验证相结合,研究了双金属复合板材辊式矫直过程中的连续弯曲变形和力能参数。结果表明,使用弯曲分层矫直计算模型是计算双金属复合板材矫直过程的有效方法,分层算法的结果与实验数据有较好的一致性;双金属复合板材弯曲应变的中性层与几何中间层产生偏离,中性层位置随弯曲程度和材料比例而变化;同时,由于材料的力学性能不同,在同一弯曲单元内各组元材料的塑性层比例也不同;计算模型所给出的在双金属复合板材矫直过程中应力应变的演化,与单一材料有明显的不同;在不考虑原始曲率的前提下,矫后残余应力随着弯曲单元的增加而减小。