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碳纳米管纤维横向冲击力学性能研究

碳纳米管纤维横向冲击力学性能研究

作者：常晋源中国科学技术大学

学位级别：硕士

高比强度、优异的比能量吸收率以及比表面积特性使得碳纳米管（CNT）纤维在微电子器件、航空航天、防护工程等领域有着广泛的应用前景。然而,目前对CNT纤维单丝的动态力学性能的研究不足,特别是由于实验条件的局限,对其横向冲击动力学... 详细信息

高比强度、优异的比能量吸收率以及比表面积特性使得碳纳米管（CNT）纤维在微电子器件、航空航天、防护工程等领域有着广泛的应用前景。然而,目前对CNT纤维单丝的动态力学性能的研究不足,特别是由于实验条件的局限,对其横向冲击动力学响应机理的研究尚欠缺。本文设计了纤维单丝横向力学实验装置,以聚酰胺（Nylon）纤维为对比,在此基础上探讨了碳纳米管纤维在不同横向加载速度下的变形与失效机理。基于纤维材料的一维特性,CNT纤维在承受横向荷载时伴随着局部受拉而牵涉到的轴向失效,因此利用准静态拉伸实验机对CNT纤维进行了轴拉实验。采用了自纺CNT纤维（CNTF-1）和商用CNT纤维（CNTF-2）,结果表明CNTF-2拉伸强度小于CNTF-1,高捻角的CNTF-1在产生较大的变形后发生断裂,CNTF-2的断口抽丝现象较为明显。在较高的应变率加载条件下,CNTF-2的强度有所提高,但是断裂应变有些降低。纤维横向力学特性关乎其在工程应用中的可靠性,因此搭建了纤维单丝原位横向加载系统对进行原位实验,观测到CNT纤维在横向切割中的受拉张紧-切断过程,结果显示CNTF-1在准静态横向加载下以解螺旋样失效。利用纤维单丝横向冲击实验装置对CNT纤维进行了横向冲击实验,结果表明;对比纤维横向冲击强度时变过程,CNTF-1和CNTF-2均具有粘弹性拉伸阶段、强化拉伸阶段和冲击失效阶段,CNTF-1的粘弹性拉伸阶段历时较CNTF-2长。随着横向冲击速度的增加,CNTF-2的载荷幅值和载荷时程曲线斜率均有增加趋势,而加载时间为减小趋势,此纤维在受到横向载荷时以抽丝样损伤及至失效;随着加载速度的增大,损伤断面的形态更加平整。基于实验结果,统计分析了冲量、峰值应力等力学量在纤维横向冲击作用下的演化规律,利用量纲法建立了点式无滑动且不同横向加载速度下的纤维冲击折断角和密度、弹性模量之间的关系式。之后运用了有限元数值方法模拟了不同速度下纤维的变形过程,结果显示随着冲击速度增加,纤维冲击折断角随之增加且增长幅度逐渐减缓,与量纲分析理论预测的结论符合性较好,引入强度特性对中低速下冲击折断角量纲分析式进行了修正。本研究对于低速冲击下纤维的横向动态断裂性能有一定的参考意义,有利于高性能CNT纤维的优化设计并促进其在工程领域的应用。

关键词：横向冲击碳纳米管纤维脆性断裂量纲分析冲击折断角

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聚硅氧烷硅胶的黏超弹性力学行为研究

力学学报 2021年第1期53卷 184-193页

作者：黄锐宇于培师刘禹田常录常晋源王鹏飞赵军华江南大学机械工程学院江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122 中国科学与技术大学工程科学学院合肥230027

聚硅氧烷硅胶是一类以Si—O键为主链、硅原子上直接连接有机基团的无色透明高分子聚合物,因其具有优异的超弹性性能而广泛应用于精密减震结构、柔性电子器件等领域.在聚硅氧烷硅胶减震结构和柔性电子器件的设计中,材料在大变形和动态加... 详细信息

聚硅氧烷硅胶是一类以Si—O键为主链、硅原子上直接连接有机基团的无色透明高分子聚合物,因其具有优异的超弹性性能而广泛应用于精密减震结构、柔性电子器件等领域.在聚硅氧烷硅胶减震结构和柔性电子器件的设计中,材料在大变形和动态加载下的黏超弹性力学行为的精确描述至关重要.本文针对该问题进行了系统的研究:首先,将该硅胶的超弹性和黏弹性行为进行解耦,确定其黏超弹性本构方程的基本框架;其次,基于单轴拉压、平面拉伸试验确定其准静态超弹性模型的各项参数;再次,利用霍普金森压杆冲击试验确定其黏弹性模型的各项参数;在此基础上,将超弹性和黏弹性模型合并为适用于大应变和大应变率的黏超弹性动态本构模型;最后,利用落锤冲击试验对该硅胶薄片的冲击变形行为进行了研究,并利用上述建立的动态本构模型对落锤冲击过程进行了有限元模拟.结果表明:本文建立的黏超弹性本构模型可有效预测该硅胶在冲击载荷下的力学行为,从而为聚硅氧烷硅胶减震结构和柔性电子器件的优化设计提供了理论和应用基础.

关键词：聚硅氧烷硅胶黏超弹性动态本构应变率

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单丝碳纳米管纤维的横向冲击性能研究

实验力学 2021年第4期36卷 507-515页

作者：常晋源王德雅张磊王鹏飞徐松林中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计重点实验室安徽合肥230027

由于碳纳米管(CNT)纤维具有优异的力学和电学性能,使其成为人工肌肉、超级电容器和耐撞结构的理想材料。但由于纤维单丝的力学信号较弱,对其横向冲击失效行为的研究尚欠缺。本文基于高精度力传感器发展了纤维单丝在横向冲击过程中的信... 详细信息

由于碳纳米管(CNT)纤维具有优异的力学和电学性能,使其成为人工肌肉、超级电容器和耐撞结构的理想材料。但由于纤维单丝的力学信号较弱,对其横向冲击失效行为的研究尚欠缺。本文基于高精度力传感器发展了纤维单丝在横向冲击过程中的信号测量装置,利用该装置结合扫描电镜对比研究了尼龙纤维和碳纳米管纤维的横向冲击特性。研究结果表明:碳纳米管纤维在受到横向冲击时,将由黏弹性拉伸阶段发展到强化拉伸阶段,之后达到断裂极限而失效;碳纳米管纤维的冲击失效对应了更快的载荷增长速度和更短的加载时长。由扫描电镜可以观察到,在较高的冲击速度下纤维截面断口更整齐。

关键词：冲击动力学横向冲击碳纳米管(CNT) 单丝纤维脆性断裂

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基于条件异方差分析的水文时序模型及其应用

系统工程理论与实践 2009年第11期29卷 19-30页

作者：王红瑞高雄常晋源左恒北京师范大学水科学研究院-水沙科学教育部重点实验室北京100875 北京师范大学数学科学学院北京100875

针对条件异方差现象在水文过程的时序研究中常被忽略的情况,建立了水文过程时间序列分析和预测模型.首先,利用Census X12分解水文时序,由其得到的周期项与趋势项分别建立相应的条件异方差模型;其次,对于分解序列后得到的残差项,建立基... 详细信息

针对条件异方差现象在水文过程的时序研究中常被忽略的情况,建立了水文过程时间序列分析和预测模型.首先,利用Census X12分解水文时序,由其得到的周期项与趋势项分别建立相应的条件异方差模型;其次,对于分解序列后得到的残差项,建立基于BX数据生成的灰色Markov预测模型;再次,将三个模型进行耦合,编制了算法流程,由此提出了一种基于条件异方差的水文时序分析与预测模型;最后以河南省淮河流域的鲇鱼山水文站1975-1999年逐月的径流量为例进行了应用验证.研究结果表明:提出的模型从预测效果来看,总的平均偏差只有17.42%,其精度要明显高于常规的水文时序分析中ARCH和ARMA(1,1)等传统方法.

关键词：时间序列分解条件异方差模型灰色BX数据生成法灰色Markov预测模型鲇鱼山水文站

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大规模商务场景的统计管理理论

中国科学基金 2024年第5期38卷 733-749页

作者：陈松蹊陈国青常晋源霍红章魏张新雨朱雪宁王汉生北京大学数学科学学院北京大学光华管理学院清华大学经济管理学院西南财经大学数据科学与商业智能联合实验室中国科学院数学与系统科学研究院国家自然科学基金委员会管理科学部复旦大学大数据学院

大规模商务场景是科学技术进步与商业实践发展的必然产物。大规模商务场景既覆盖了面向经济主战场的商务实践，也包括国家治理相关的重要领域，还关注数字孪生为核心的新一代数字管理技术。大规模商务场景的统计管理覆盖了管理学、经济... 详细信息

大规模商务场景是科学技术进步与商业实践发展的必然产物。大规模商务场景既覆盖了面向经济主战场的商务实践，也包括国家治理相关的重要领域，还关注数字孪生为核心的新一代数字管理技术。大规模商务场景的统计管理覆盖了管理学、经济学、计算机、环境治理、数学、统计学等多个交叉学科，为管理理论的创新提供了独特机遇。如何面向大规模商务场景，发展前沿统计方法，创新管理理论是政府部门、工业界和学术界共同关心的重要问题。基于国家自然科学基金委员会第344期“双清论坛”,本文从大规模商务场景出发，围绕复杂商务场景中的“数据分析方法”“统计计算与优化方法”以及“预测理论与管理决策”三方面进行了深入探讨。基于对相关概念的清晰界定和对国内外的重要文献进行系统梳理，总结了当前国内外研究现状与前沿，分析了发展趋势和方向，凝练了该领域未来5到10年的重大关键科学问题，探讨了前沿研究方向和科学基金资助战略。

关键词：大规模商务场景统计管理理论数据分析统计计算与优化预测理论

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畜牧养殖业对环境污染的风险及其防治对策

畜牧业环境 2022年第13期 3-4页

作者：赵海宽常晋源王瑞琴李海燕张英齐芳达拉特旗畜牧水产发展保护中心内蒙古鄂尔多斯014300

随着我国第一产业的不断发展和形式的丰富,畜牧养殖行业不断发展。畜牧业是我国重要的第一产业之一,畜牧业的发展能够满足我国对肉、奶、蛋等产品的需求,极大地增加了人们的幸福感和自豪感。然而畜牧业在不断发展的过程中也会出现较多... 详细信息

随着我国第一产业的不断发展和形式的丰富,畜牧养殖行业不断发展。畜牧业是我国重要的第一产业之一,畜牧业的发展能够满足我国对肉、奶、蛋等产品的需求,极大地增加了人们的幸福感和自豪感。然而畜牧业在不断发展的过程中也会出现较多的问题,如土地和水质的污染等,更严重者还会导致相关疫情的扩散传播,危害人们的生命安全和破坏社会管理秩序。本文重点对畜牧业的环境污染问题进行探讨和分析,提出相应的防治措施。

关键词：畜牧养殖业环境污染风险防治对策

“让语言自身言说”——阿多诺、抒情诗与自然救赎

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当代文坛 2025年第1期 164-172页

作者：向浩源中国人民大学文学院

阿多诺抒情诗论核心主题之一乃是对诸现代派诗人作品“潺潺流水”自然美的阐发,这源于语言形式的否定性,是固定意义瓦解、人的言说让位于语言自身言说的结果,构成客体优先性哲学的表达。“语言自身言说”更蕴含同一性与非同一性的辩证形... 详细信息

阿多诺抒情诗论核心主题之一乃是对诸现代派诗人作品“潺潺流水”自然美的阐发,这源于语言形式的否定性,是固定意义瓦解、人的言说让位于语言自身言说的结果,构成客体优先性哲学的表达。“语言自身言说”更蕴含同一性与非同一性的辩证形式,指向一种主客互相中介的“摹拟”特性,后者构成对异化理性的批判与重构,以及对被压抑的感性的救赎。此外,自然美和诗的真理性是转瞬即逝的,在诗歌形式的静态之维中获得悖论性的表现和揭示。阿多诺对诗歌自然美的阐发源于对本雅明早期语言哲学和寓言思想的世俗转化,它以海德格尔存在论语言观为潜在批判对象,构成否定辩证法的诗学实践和对康德以来审美现代性批判和救赎思想的纵深发展。这不仅有助于我们重审阿多诺美学,也对当代文学和文化实践具有深刻启发意义。

关键词：阿多诺抒情诗诗歌语言自然美

基于Transformer模型的时序数据预测方法综述

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计算机科学与探索 2025年第1期 45-64页

作者：孟祥福石皓源辽宁工程技术大学电子与信息工程学院

时序数据预测（TSF）是指通过分析历史数据的趋势性、季节性等潜在信息，预测未来时间点或时间段的数值和趋势。时序数据由传感器生成，在金融、医疗、能源、交通、气象等众多领域都发挥着重要作用。随着物联网传感器的发展，海量的时... 详细信息

时序数据预测（TSF）是指通过分析历史数据的趋势性、季节性等潜在信息，预测未来时间点或时间段的数值和趋势。时序数据由传感器生成，在金融、医疗、能源、交通、气象等众多领域都发挥着重要作用。随着物联网传感器的发展，海量的时序数据难以使用传统的机器学习解决，而Transformer在自然语言处理和计算机视觉等领域的诸多任务表现优秀，学者们利用Transformer模型有效捕获长期依赖关系，使得时序数据预测任务取得了飞速发展。综述了基于Transformer模型的时序数据预测方法，按时间梳理了时序数据预测的发展进程，系统介绍了时序数据预处理过程和方法，介绍了常用的时序预测评价指标和数据集。以算法框架为研究内容系统阐述了基于Transformer的各类模型在TSF任务中的应用方法和工作原理。通过实验对比了各个模型的性能、优点和局限性，并对实验结果展开了分析与讨论。结合Transformer模型在时序数据预测任务中现有工作存在的挑战提出了该方向未来发展趋势。

关键词：深度学习时序数据预测数据预处理 Transformer模型

基于“教、学、评”一体化的高中化学表现性评价任务设计

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化学教育(中英文) 2025年第1期 11-16页

作者：刘玉荣张钊源河南师范大学化学化工学院武汉市第十二中学

在文献研究的基础上界定了表现性评价任务：在某种特定的真实或模拟情境中依据教学目标而设计的问题或任务。根据学生在解决问题或完成任务过程中的行为表现，按照一定的标准评判学生达成教学目标的情况，考查学生知识与技能的掌握程度... 详细信息

在文献研究的基础上界定了表现性评价任务：在某种特定的真实或模拟情境中依据教学目标而设计的问题或任务。根据学生在解决问题或完成任务过程中的行为表现，按照一定的标准评判学生达成教学目标的情况，考查学生知识与技能的掌握程度，或者问题解决、交流合作和批判性思维等多种复杂能力的发展状况。构建了表现性评价任务的设计路径：“分析教学背景，确定教学目标—解构教学目标，厘清表现标准—规划实现路径，陈述评价任务—预测学生表现，制订评价量表”,以促进“教、学、评”一体化的落地，发展学生的核心素养。

关键词：表现性评价任务 “教、学、评”一体化评价量表化学学科核心素养