摘要：材料结构强度的准确预报是工程结构设计与优化的关键,也是固体力学的核心问题之一.传统强度理论主要依赖于经验公式,虽种类繁多,但适用的材料和工况有较大的局限性.为确保安全,工程结构设计往往采用较大的安全系数,造成了极大的材料浪费,且依然无法杜绝恶性事故的发生.如何从普适的原理出发,突破传统强度理论的经验桎梏,发展新的材料结构强度评估理论,是一个亟待解决的科学与工程难题.本文简要总结了传统强度理论所存在的问题,概述了一些基于能量思想预报材料结构失效行为的方法,并重点介绍了作者提出的热力学强度理论体系.该理论体系将材料结构视为一个热力学系统,把材料结构失效强度的预报纳入被广泛认可的热力学框架.原则上,该理论对材料结构的失效模式没有限制,适用于多种失效模式的强度预报.以几个代表性实例来说明理论的正确性和广泛适用性,体现了极好的工程应用前景.

摘要：本研究利用CALPHAD方法,采用合理的热力学模型,热力学优化计算了Nd-Dy、Dy-B二元系和Fe-B-Dy、Dy-Fe-Nd、B-Dy-Nd三元系的相图,并利用文献报道的其他子二元系和三元系的热力学参数,充分考虑了热力学模型的统一性和参数的兼容性,建立了Nd-Fe-B-Dy四元系合金的热力学数据库,并应用该数据库,预测了Nd-Fe-B-Dy四元合金Nd16-xDyxFe77B7(x≤5at%)的纵截面相图;同时还分析了一系列不同Dy含量的永磁合金在平衡凝固下各相相分数随温度的变化情况。这些计算信息对掺镝NdFeB永磁合金的组织设计以及制备工艺参数的选择具有重要的指导意义。

摘要：应用热力学第一、第二定律 ,采用对管外流体温度进行加权平均的方法 ,对选定参数的横掠单圆管流动与换热进行了热力学优化分析。得到了管内 ,管外流体的温度分布图 ,系统的熵产率分布图 ,和一系列优化参数的计算式。

摘要：回顾总结了热力学与传热学共性理论基础研究的系列成果,从正视热力学第二定律、"熵产"理论在实际应用中存在的问题入手,以势能理论为依据,用相对环境平衡态的势能为基准态势能定义了能量中的有效能和无效能。这种定义具有与""相同的性质,又能从定义式直接写出有效能函数的表达式。继而利用热力学第一定律方程,推导出了普适的有效能方程、有效能率方程,并与熵方程、■耗散方程和方程进行了比较。前者方程各项都只与状态有关,都能独立计算出来,而后三个方程都有一项与不可逆过程有关的补缺项。把有效能率方程应用于传热过程,导出了传热效率的表达式;应用于实际热机系统,导出了传热与热力耦合系统的输出功率、输入热流率、效率、换热器传热系数以及热源参数之间的关系,并举例应用于系统优化设计。本文构建的热力学和传热学共性理论,为热机与换热器耦合进行热力系统综合分析和协调优化提供了理论基础。

摘要：以新一代溶液模型考察了合金元素对Fe-Mn-Si基合金层错能的影响,并预测了Fe-Mn-Si合金面心立方(fcc)→密排六方(hcp)马氏体的相变温度.应用规则溶液模型计算了含Ce和Y的ZrO2基陶瓷四方(t)→单斜(m)马氏体相变的自由能,结合测得ZrO2基陶瓷的强度,预测了马氏体相变的开始温度.对Ni-Mn-Ga磁驱动记忆合金的磁性转变温度TC、体心立方至体心正方(bcc→bct)马氏体相变温度Tmart和饱和磁化强度MS与成分的关系进行了优化,提出了具有较佳综合性能的成分范围.应用热力学方法对Fe-Mn-Si基合金、ZrO2基陶瓷和Ni-Mn-Ga铁磁合金等形状记忆材料作出的成分设计均与实验结果符合较好.

摘要：热力学和热力学参数状态图在材料的合成和设计中起着重要的理论指导作用。文中对其基础理论知识进行了概述,重点讲述了它们在确定碳热还原氮化法合成O’SiAlON粉及热压烧结合成βSiAlON-15R复相材料的工艺条件和温度制度中的应用,并对其应用前景进行了展望。

摘要：以自润滑材料和摩擦材料为例,基于非平衡热力学原理从热量产生和传递的根本问题出发,研究摩擦系数和热导率对材料接触面温度的影响,指导聚合物基复合材料的设计。对于自润滑材料来说,将摩擦热量产生和传递过程假设成两个过程的串联,发现摩擦热产生是摩擦系统整体稳定运行的关键控制因素。对于摩擦材料来说,将摩擦热量传递过程假设成传递热量和分配热量两个过程的并联,发现需采用降低刹车片热导率的逆向思维降低接触面温度。

摘要：找出系统用能的薄弱环节和造成低效率的原因,会对炼铜工业的发展造成深远的影响。本文针对富氧底吹铜熔池熔炼炉的结构特征,从热力学角度出发,依据富氧底吹铜熔池熔炼炉的冶金计算模型,结合实际的生产数据,选择富氧率、铜锍温度、烟气温度、炉渣温度、精矿种类为影响因素,基于均匀设计法,对影响富氧底吹铜熔池熔炼炉生产过程?效率的主要工艺参数进行回归分析,结果表明:在保证炉料间化学反应充分完全的条件下,富氧率和炉渣温度之间存在明显交互作用,随着富氧率或烟气温度减小,炉渣温度或铜锍温度增加,精矿品位增高,则富氧底吹铜熔池熔炼炉?效率增加,为整个富氧底吹铜熔池熔炼炉熔炼过程的节能降耗提供有利基础,并为智能集成决策提供了重要优化理论基础。

摘要：以非平衡热力学分离理论为框架,建立了毛细管电泳分离大系统的分离模型.以分离过程的操作电压U为控制量,以溶质体系的净分离熵S_S作为目标函数,通过对分离大系统的优化设计,得到了最优操作电压控制轨线U^(?)(t).通过仿真,证明了分离大系统在此最优控制规律作用下,分离效果最好.

摘要：由于特殊的分子结构,两亲功能分子具有易加工、低成本和高性能等优势,因而广泛应用于功能薄膜材料制备和细胞膜相关的仿生学研究中。于是课题基于侧链工程,设计并合成了一类功能两亲分子Cn PA-BTBT (n=3–11),分子使用不同长度烷基链连接疏水的半导体骨架和亲水的极性功能基团。使用基于示差扫描量热法的热力学研究分析不同长度烷基链的体积效应、奇偶性、柔性和其它烷基链特性对材料整体性能影响,并最终根据热力学测试结果,提出了一个三态分子模型。此工作为功能有机半导体材料设计、合成、优化以及目标性能材料的筛选提供了实验依据。