摘要：为揭示多跨连续跨越式输油气管道随油气介质输送状态变化而产生振动的时变机理,以某跨越式输油气管道及斜拉管桥为研究对象,开展油气介质与输油气管道的流固耦合振动效应理论研究和仿真模拟。结合水弹性相似模型的流体试验,提出油气介质流体场与管道相互作用的动力学参数和流固耦合边界条件,改进湍流理论k-ε标准模型。结果表明:油气介质流速不同、管径不同的输油气管道同一截面处流固耦合振动效应最大差别达49.5%;在同一管径条件下,流固耦合振动效应随油气介质在管道内的流动速度增大而增大;考虑流固耦合振动效应的油气管道-斜拉管桥结构系统的动力特性变化较大。改进后模型能准确描述多跨连续跨越式输油气管道的流固耦合振动效应和动力特性,可为油气管道-斜拉管桥的抗震设计提供理论依据。

摘要：石墨烯因其优异的力学性能已成为增强金属基复合材料的理想增强体.然而,目前对石墨烯/金属基复合材料在纳米压痕过程中嵌入石墨烯与位错之间的相互作用仍不清晰.本文采用分子动力学模拟方法,对90°,45°和0°位向的石墨烯/铝基复合材料进行了纳米压痕模拟,研究了压痕加载和卸载过程中石墨烯/铝基复合材料的位错形核及演化,以获取不同位向的石墨烯与位错的相互作用机制,并分析其对塑性区的影响.研究发现,石墨烯可以有效阻碍位错运动,并且石墨烯会沿着位错滑移方向发生弹性变形.在纳米压痕过程中,位错与不同位向石墨烯之间的相互作用差异导致塑性区的变化趋势不同.研究结果表明,在石墨烯/铝基复合材料中,位向不同的石墨烯对位错阻碍强度和方式不同,且石墨烯位向为45°的复合材料的硬度高于其他模型.此外,石墨烯/铝基复合材料的位错线总长度的演化规律与石墨烯位向紧密相关.本文研究可为设计和制备高性能石墨烯/金属基复合材料提供一定的理论指导.

摘要：随着海洋油气开采的不断发展,电潜泵技术受到了越来越多的关注。受井下恶劣环境影响,潜油电泵的绝缘材料在其运行过程中会逐渐裂化,造成电流泄漏,引发相间断路起火或对地漏电等危险情况,对潜油电泵设备造成破坏性伤害。针对该问题,设计了一种基于互感原理的潜油电泵绝缘工况实时监测系统,在线监测潜油电泵的泄漏电流,从而实时、准确地监测到潜油电泵的绝缘工况,保障潜油电泵机组的安全运行,并构建了室内井况模拟实验。实验结果显示:此系统可以将电缆铠皮上代表井下工况的直流信号电流滤除,提取出代表潜油电泵绝缘工况的交流泄漏电流,回路中存在直流信号电流不影响监测结果;此系统测量误差小于0.14%,可以实时、精确地监测潜油电泵的绝缘工况;与现有的潜油电泵绝缘检测方案相比,解决了现有方案不能实时监测、操作复杂、需要频繁启停潜油电泵系统的不足,具有良好的应用前景。

摘要：混合工质合适的配比可以使其放热曲线与LNG气化曲线更好的匹配,减少冷能损失,从而提高循环效率。初选R23和R170为第一级循环的混合工质,R290、R143a、R1270和R125为第二级循环的混合工质。利用Hysys建立了利用LNG冷能发电的两级低温朗肯循环系统。以系统净输出功为目标函数,利用Design Expert设计混料试验进行计算并进行方差分析。借助Matlab中遗传算法得到混合工质配比的优化结果,其第一级循环配比:R23为80%、R170为20%;第二级循环配比:R290为33%、R134a为3.2%、R1270为60.1%、R125为3.7%。此时,系统净输出功为1 447.26 kW。再次利用Hysys对其进行验证,可靠度为99.91%。研究表明:第一级循环中制冷剂R23和第二级循环中R1270的含量对系统净输出功的影响最为显著。

摘要：索科洛夫提出的气体动力函数法是喷射器经典的设计方法,但是其基于理想气体的假设使得该方法应用于高压的真实气体时误差较大。运用气体热力学方法,从焓和定压比热容的定义入手,引入真实气体等熵温度绝热指数和等熵容积绝热指数,结合能量方程,推导出基于真实气体的气体动力学函数理论式。在此基础上,依据动量守恒和质量守恒定律,推导出了基于真实气体的气体喷射器与气力输送喷射器的基本方程。与索科洛夫设计方法进行了对比结果表明,低压工况下,基于真实气体的修正方法与索科洛夫设计方法计算结果吻合,说明修正的设计方法覆盖了索科洛夫设计方法;但在高压工况下,两种设计方法的结果差异明显。基于真实气体的修正弥补了索科洛夫设计方法的局限,可适用于全压范围的喷射器设计。

摘要：针对当前动物离心机的局限性,设计了一种多自由度四臂动物离心机,用于航空航天医学实验。利用运动学对动物离心机进行运动分析;采用SolidWorks软件对动物离心机进行了建模;为提高动物离心机的结构稳定性,建立了有限元模型,对静止支撑结构进行了模态分析;利用动力学分析确定了动物离心机的驱动功率,并通过运行调试,验证了动物离心机工作稳定性。研究结果表明,多自由度四臂动物离心机确保了可靠性和安全性,满足实验要求,验证了设计方案的可行性。

摘要：镁合金因其低密度被视为最轻的工程结构金属材料,但因较差的塑性变形行为限制了其广泛应用,因此增强镁合金的综合力学性能已经成为当前材料领域的研究热点.本文采用分子动力学模拟方法,研究了在拉伸载荷下石墨烯对金属镁变形行为和力学性能的影响.研究结果表明,石墨烯的嵌入能够明显提升金属镁的强度和杨氏模量,并对其塑性变形阶段的第二次应变强化产生较大影响.研究指出,石墨烯镁基(GR/Mg)复合材料和纯镁的塑性变形行为相同,在塑性变形过程中均发生了从密排六方到体心立方再到密排六方结构的相变.石墨烯嵌入位置对GR/Mg复合材料上下两部分镁基体的塑性变形行为有较大的影响.当石墨烯嵌入高度较小时,石墨烯下方的镁基体塑性变形能力较强,容易发生位错滑移,而当石墨烯嵌入高度较大时,石墨烯上下方的两部分镁基体的塑性变形能力相当,它们的塑性变形行为趋于同步.此外,本文对镁基体的相变机制也进行了详细分析.本文的研究结果对于设计高性能的石墨烯金属基复合材料具有一定的理论指导意义.

摘要：镁合金作为最轻的金属结构材料,被誉为21世纪的“绿色工程材料”,具有广阔的应用前景.晶体-非晶双相纳米镁材料更是表现了优异力学性能,但是晶体中位错与非晶相的相互作用机制尚不明确.本文采用分子动力学模拟方法研究了剪切载荷作用下纳米晶镁中刃位错与非晶相的相互作用机制.研究结果表明,纳米晶镁中非晶相与位错的相互作用机制表现出一定的尺寸依赖性.相较于非晶相尺寸较小的样品,较大的非晶相尺寸会导致较大的二次应力强化现象.非晶相和位错的作用机制主要归结为非晶相对位错的钉扎作用.对于非晶相尺寸较小的样品,非晶相对位错的钉扎作用有限,钉扎时间较短,其相互作用主要是位错绕过非晶相的机制;而对于非晶相尺寸较大的样品,非晶相对位错的钉扎作用较大,钉扎时间较长,其相互作用主要是非晶相引发的位错的交滑移机制.本文的研究结果对于设计和制备高性能的镁及其合金材料具有一定的参考价值和指导意义.

摘要：高熵合金突破了传统合金的组成框架,呈现出独特而优越的力学性能.然而,作为合金家族近年来出现的新成员,高熵合金的潜在变形机制亟需进一步揭示.本文采用分子动力学模拟方法研究了纳米孪晶Cr_(26)Mn_(20)Fe_(20)Co_(20)Ni_(14)高熵合金在拉伸载荷下的力学性能,从原子水平揭示了孪晶界对纳米孪晶Cr_(26)Mn_(20)Fe_(20)Co_(20)Ni_(14)高熵合金变形行为的影响.研究结果表明,纳米孪晶Cr_(26)Mn_(20)Fe_(20)Co_(20)Ni_(14)高熵合金的屈服强度随着孪晶界间距的减小而增大,呈现Hall-Petch关系.然而,孪晶界间距存在一个临界值,使得高熵合金的屈服强度在该值前后对孪晶界间距的敏感度发生了明显改变.研究指出,随着孪晶界间距的减小,纳米孪晶Cr_(26)Mn_(20)Fe_(20)Co_(20)Ni_(14)高熵合金的变形机制发生了从以位错滑移主导到以非晶化相变为主的转变.本文的研究结果对于设计和制备高性能的高熵合金具有一定的参考价值和指导意义.

摘要：石墨烯是以sp2杂化轨道组成的六角型蜂巢状二维碳纳米材料,具有比表面积大、导电性好和机械强度高等优点,在电催化领域被广泛应用,但也存在易堆叠、活性位点少等不足。石墨烯材料电催化活性与其原子排列、分子吸附和活化、电子结构、电荷运输等相关,综述了通过掺杂调控提高其内在活性、界面调控实现不同组分之间的协同作用、相调控改变原子排布方式、结构调控改变局部环境促进电子和质量传递等改善石墨烯材料电催化性能的方法,指出将掺杂调控与其他3种活性调控方法有机结合是未来的发展方向。