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以生为本的高中化学课程内容设计 ——以“气体摩尔体积”“硫的氧化物”“有机化学”为例

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以生为本的高中化学课程内容设计 ——以“气体摩尔体积”“硫的...

作者：符记湖南师范大学

学位级别：硕士

现代教育观点认为:谁获取知识谁就是课堂的主体。以生为本即以学生的发展为本是新课标的核心理念。现行高中化学课程内容作为生本理念的载体之一,充分体现了以生为本的内涵,同时,现行的高中化学课程内容也深受广大中学生和老师的认可与... 详细信息

现代教育观点认为:谁获取知识谁就是课堂的主体。以生为本即以学生的发展为本是新课标的核心理念。现行高中化学课程内容作为生本理念的载体之一,充分体现了以生为本的内涵,同时,现行的高中化学课程内容也深受广大中学生和老师的认可与好评。本论文在现行内容的基础上,笔者抱着设计出更好的化学课程内容的态度,结合学生的需求以及相关理论,对高中部分化学课程内容进行了设计。在前期,笔者对国外化学课程内容领域的研究成果进行了整理分析,同时实施了高中生对现行高中化学课程内容的满意度调查,通过对数据的分析,发现高中生对“气体摩尔体积”、“硫的氧化物”及“有机化学”的内容满意度比其他章节的满意度要低。因此,在文中笔者对该三个板块的内容进行了相对优化的设计。在中期,将我国人教版化学教材与美国教材—《科学发现者·化学概念与应用》的内容主题进行对比,总结国外化学课程内容设计的优点,再结合相关课程理论,归纳出以生为本的高中化学课程内容设计原则如下:①化学课程内容要真实、有效、重要,注重实际价值及学科之间的联系。②内容整体结构要能够更好的与学生心理发展规律相协调。③从学生的兴趣点出发,契合三维目标。根据得出的原则,结合相关理论,对“气体摩尔体积”、“硫的氧化物”及“有机化学”的内容进行设计。在后期,为了检验所设计内容是否取得良好效果,将“硫的氧化物”及有机化学内容中的“酯”的内容彩印,发给学生,并进行问卷调查与统计,比较学生对现行内容设计与本设计的满意度。同时,选取“硫的氧化物”一节,按照本内容设计进行教学实践,通过问卷调查了解学生的满意度。最后总结得出:①本设计是以现行内容设计为基础,再结合学生的满意度分析,所以该设计内容符合以生为本的理念。②本设计较现行相应内容设计而言,具有一定的进步性,但仍然达不到100%满意度,因此对高中化学课程内容的设计仍然需要进一步优化和探索。

关键词：以生为本化学课程课程内容设计

CFRP-铝合金胶接接头低速冲击损伤与剩余拉伸强度研究

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CFRP-铝合金胶接接头低速冲击损伤与剩余拉伸强度研究

作者：符记中国民航大学

学位级别：硕士

随着复合材料结构在航空、汽车等领域中的大量应用,复合材料与金属连接问题不可避免,异质材料连接逐渐成为工程应用的关键技术之一。相较于传统的机械连接,胶粘连接能够获得光滑的气动外形、降低结构重量,实现载荷在复合材料与金属材料... 详细信息

随着复合材料结构在航空、汽车等领域中的大量应用,复合材料与金属连接问题不可避免,异质材料连接逐渐成为工程应用的关键技术之一。相较于传统的机械连接,胶粘连接能够获得光滑的气动外形、降低结构重量,实现载荷在复合材料与金属材料之间的有效传递。然而在实际服役过程中,复合材料胶接结构在冰雹、碎石以及维修工具等冲击下容易产生被胶接件脱粘、层合板分层等内部损伤,从而严重影响胶接结构的力学性能。此外,对于航空航天用复合材料结构,相关条款对其结构的损伤容限也提出了强制要求。因此,有必要对复合材料胶接接头的冲击损伤特性和剩余强度开展研究,进而为异质材料胶接结构的冲击损伤容限设计提供依据。本文采用碳纤维复合材料(CFRP)与铝合金基板作为被胶接件制备单搭接胶接接头,采用试验与仿真相结合的方法,研究了异质材料胶接接头在冲击载荷下的响应特性、损伤行为以及含冲击损伤异质材料胶接接头的失效机制。主要结论如下:分析不同冲击能量和冲击位置下接头的冲击响应曲线与内部损伤形貌,系统研究了冲击能量和冲击位置对接头低速冲击响应和损伤模式的影响。结果表明:在低速冲击载荷作用下,胶接接头搭接区域的铝合金和CFRP基板端头背部作为冲击位置时,接头的损伤阈值较小,其中搭接区域的铝合金端头背部对冲击载荷最为敏感。在相同冲击能量下,铝表面为冲击表面时,接头的损坏程度相对较小,损坏模式主要为层合板分层和铺层开裂。分析不同冲击能量和冲击位置下接头的剩余拉伸强度及破坏过程,研究了冲击能量和冲击位置对接头拉伸强度与失效行为的影响。结果表明:接头的剩余拉伸强度和破坏位移均随着冲击能量的增加而降低,在相同的冲击能量下,冲击表面为CFRP时,接头剩余强度损失较大。随着冲击能量的增加,接头的主要拉伸破坏部位从胶层逐渐向CFRP层合板转变。搭接区域端部的胶层开裂和CFRP端附近的层合板分层损伤是影响接头剩余拉伸强度的主要冲击损伤模式。分析有限元模型模拟的冲击响应曲线与冲击损伤过程,研究了低速冲击载荷下接头的损伤行为。结果表明:建立的低速冲击有限元模型在不同冲击能量和不同冲击表面工况下模拟所得的接头冲击响应曲线和损伤形式与试验结果较为吻合,验证了模型的有效性。复合材料作为冲击表面时,接头最主要的损伤模式为层合板分层和铺层开裂,且主要由于冲头压缩产生的剪切应力所致。铝合金作为冲击表面时,接头最主要的损伤模式则为胶层损伤和铺层开裂,分别由压缩和拉伸应力所致。分析冲击后胶接接头在拉伸过程中的损伤演化过程,研究了含冲击损伤接头的拉伸失效机制。结果表明:接头载荷-位移曲线和胶层断裂过程的仿真结果与数值结果较为吻合,验证了预测接头剩余强度的全过程分析模型具有较好的准确性。对于未冲击接头,裂纹首先起始于搭接区域两端的胶层,随后沿搭接长度方向向中心扩展。对于冲击后的接头,在拉伸载荷下层压板分层损坏首先从冲击部位向搭接边缘传播,随着分层损坏扩展到CFRP端,该处胶层开始萌生裂纹,并沿搭接长度方向向搭接区域的另一端扩展,从而导致接头产生完全断裂。

关键词：异质材料胶接 CFRP 单搭接胶接接头低速冲击剩余强度失效机制

基于多播的PBFT共识算法及其在区块链中的应用

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基于多播的PBFT共识算法及其在区块链中的应用

作者：符记云南大学

学位级别：硕士

在公有区块链中,用来决定区块链网络中各个区块的签署权达成一致性认同的共识算法建立在奖励机制上,然而应用在非公有链的共识算法不适合建立在奖励机制上,因为在私有链和联盟链的应用群体中,不会有人愿意来支付奖励,探索无奖励机制并... 详细信息

在公有区块链中,用来决定区块链网络中各个区块的签署权达成一致性认同的共识算法建立在奖励机制上,然而应用在非公有链的共识算法不适合建立在奖励机制上,因为在私有链和联盟链的应用群体中,不会有人愿意来支付奖励,探索无奖励机制并应用于私有链或联盟链的共识算法具有重要意义。实用拜占庭容错(PBFT)算法是节点之间信息交互达成一致的共识协议,一些非公有区块链已经以该算法为基础将其演变为共识算法,实用拜占庭容错共识算法三阶段信息交互过程是一点对多点发送信息,在Intenet网络中,小区域能支持广播,但它不像物理意义上的广播,能大范围同时刻一次将消息分发到全部接收者,消息只能一次传递到一个接收者,分多次传递才能实现全部分发。该共识算法的通信复杂度为O(n),因此三阶段信息交互效率低,尤其当节点数量大的时候,节点之间信息交互的时间占用了共识过程极多时间,共识效率会更低。(1)提出以多播协议为基础,实现PBFT共识算法在三阶段信息交互时信息以多播形式发送的改进方法,改进的共识算法通信复杂度为O(n),极大提高了信息交互的效率,体现了多播群组通信的高效优势。(2)修改网络仿真器NS2的网络协议,之后对多播结合的PBFT共识算法进行仿真实验,测试其三阶段信息交互效率,仿真实验数据表明改进的共识算法效率得到极大提升。(3)已有相关文献说明该改进的共识算法拜占庭节点破坏共识达成一致的安全性从33%提升到51%。

关键词：区块链共识算法实用拜占庭容错共识算法多播网络仿真

铺层方式对CFRP-Al单搭接接头胶接性能的影响

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材料研究学报 2022年第9期36卷 715-720页

作者：邹田春巨乐章李龙辉符记中国民航大学适航学院天津300300

使用热压罐制备[45/-45]_(4s)、[0/90]_(4s)和[0/45/-45/90]_(2s)三种铺层方式的CFRP层合板,然后在室温下与Al胶接制备出单搭接试样。使用电子万能试验机、数字图像相关法(DIC)和扫描电子显微镜(SEM)等手段测量胶接接头的拉伸载荷-位移... 详细信息

使用热压罐制备[45/-45]_(4s)、[0/90]_(4s)和[0/45/-45/90]_(2s)三种铺层方式的CFRP层合板,然后在室温下与Al胶接制备出单搭接试样。使用电子万能试验机、数字图像相关法(DIC)和扫描电子显微镜(SEM)等手段测量胶接接头的拉伸载荷-位移曲线和应变分布并观察断口形貌。基于试验数据分析不同铺层方式下CFRP-Al单搭接接头的拉伸性能,研究了铺层方式对CFRP-Al单搭接接头胶接性能的影响和铺层方式胶接接头的破坏机制。结果表明,在拉伸过程中[45/-45]_(4s)试样出现塑性变形阶段其拉伸位移最大,而[0/45/-45/90]_(2s)和[0/90]_(4s)试样的拉伸位移较小且发生了脆性断裂。铺层方式从[45/-45]_(4s)到[0/45/-45/90]_(2s)再到[0/90]_(4s),试样的极限载荷和纤维束断裂数量增加、层间剪切力减小、应变集中程度和分层破坏程度降低。

关键词：复合材料铺层方式异质材料胶接应变分布断口形貌

纤维铺层方式对CFRP-铝合金单搭接胶接接头拉伸性能影响

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航空动力学报 2022年第9期37卷 1905-1914页

作者：邹田春李龙辉符记李晔巨乐章中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

为了分析异质材料胶接接头内部典型应力分布规律与刚度退化特点,探究不同铺层方式对异质材料单搭接胶接接头内部应力分布状态影响规律,开展试验和仿真相关研究。首先,制备不同铺层方式的CFRP(carbon fiber reinforce plastic)-铝合金单... 详细信息

为了分析异质材料胶接接头内部典型应力分布规律与刚度退化特点,探究不同铺层方式对异质材料单搭接胶接接头内部应力分布状态影响规律,开展试验和仿真相关研究。首先,制备不同铺层方式的CFRP(carbon fiber reinforce plastic)-铝合金单搭接胶接接头试验件,使用拉伸试验机进行拉伸试验,获得基本试验数据。其次,利用连续损伤模型、3D Hashin失效判据和Cohesive Zone Model研究异质材料胶接接头不同部位典型破坏特点。结果表明,随着复合材料板中0°铺层比例增加,胶接接头极限载荷呈现增加趋势,与之相反接头拉伸位移逐渐缩短。接头铺层方式与载荷方向共同影响胶接接头力学性能,当复合材料板内部各个方向纤维铺层较为均匀时,可以有效降低接头应力集中,载荷方向与铺层纤维方向一致时,可有效提高接头连接强度。复合材料板中0°铺层占比对接头的极限载荷和刚度退化(scalar stiffness degradation,SDEG)影响较大,0°占比越小接头承载能力越弱,接头刚度退化越复杂。

关键词：复合材料铺层方式单搭接胶接应力分布刚度退化

CFRP-铝合金单搭接胶接接头疲劳寿命和失效模式

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复合材料学报 2022年第12期39卷 6078-6087页

作者：邹田春巨乐章符记刘志浩李晔中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300

在室温下制备碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)-铝合金单搭接胶接试样。利用电子万能试验机和电液伺服疲劳试验机进行准静态拉伸和拉-拉疲劳试验,基于疲劳试验结果和双参数威布尔分布方法,采用多种函数模型对接头应力-寿命(S-N)曲线进行拟... 详细信息

在室温下制备碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)-铝合金单搭接胶接试样。利用电子万能试验机和电液伺服疲劳试验机进行准静态拉伸和拉-拉疲劳试验,基于疲劳试验结果和双参数威布尔分布方法,采用多种函数模型对接头应力-寿命(S-N)曲线进行拟合。同时,利用三维数字图像相关技术(3D digital image correlation,3D-DIC)和SEM等设备,获得接头应变分布云图和失效形貌,揭示CFRP-铝合金胶接接头在循环载荷下的破坏机制。结果表明,幂函数对CFRP-铝合金单搭接胶接接头S-N曲线拟合度最高,相关系数R^(2)为0.987,且接头疲劳寿命随着载荷水平的降低逐渐提高,变异系数逐渐增大。载荷水平为25%和35%失效载荷时,CFRP-铝合金单搭接接头破坏模式主要为胶层内聚破坏和铝合金-胶层界面破坏,且随着载荷水平的升高内聚破坏面积逐渐增加,载荷水平达到75%失效载荷时,CFRP-铝合金单搭接接头只发生胶层内聚破坏。在载荷水平为25%失效载荷下,接头由于内部温度上升主要发生韧性断裂,且随载荷水平上升至75%失效载荷时,接头由于受到较大拉应力逐渐向脆性断裂转变。

关键词：复合材料异质材料胶接疲劳寿命应变分布失效形貌

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CFRP-铝合金板单、双搭接胶接接头刚度退化机理

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材料导报 2022年第19期36卷 151-156页

作者：邹田春李龙辉巨乐章符记李晔中国民航大学适航学院天津300300

使用碳纤维增强复合材料(CFRP)和铝合金在常温下制备不同搭接长度的单、双搭接胶接试验件,探究不同搭接长度下接头拉伸破坏特点与失效形貌。首先,利用电子万能试验机、数字图像相关(DIC)技术和扫描电子显微镜(SEM)进行拉伸试验,获得胶... 详细信息

使用碳纤维增强复合材料(CFRP)和铝合金在常温下制备不同搭接长度的单、双搭接胶接试验件,探究不同搭接长度下接头拉伸破坏特点与失效形貌。首先,利用电子万能试验机、数字图像相关(DIC)技术和扫描电子显微镜(SEM)进行拉伸试验,获得胶接接头载荷-位移曲线、表面应变分布和破坏形貌。其次,依据试验数据,利用仿真软件建立试验件模型,使用3D Hashin和内聚力模型(CZM)模拟复合材料与胶层的损伤,将仿真结果与试验结果对比,验证仿真模型的有效性,获得胶层和前三层树脂层的破坏形貌。最后,分析试验和仿真结果,对比单、双搭接接头应变分布特点与破坏过程,探究不同搭接长度下单、双搭接接头的失效机理。结果表明:单、双搭接接头应变分布差异较大,单搭接接头因受到剪切与剥离载荷的耦合作用而发生损坏,双搭接接头则受到纯剪切破坏。由于单、双搭接接头在拉伸载荷作用下的应变分布不同,两者的裂纹扩展路径有较大差异。

关键词：复合材料胶接裂纹扩展仿真分析应变分布数字图像相关

搭接长度对CFRP单搭接胶接接头拉伸性能及破坏特征的影响

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材料工程 2021年第7期49卷 158-165页

作者：邹田春符记李龙辉刘志浩祝贺中国民航大学适航学院天津300300

采用碳纤维增强复合材料(CFRP)基板制备不同搭接长度的单搭接胶接接头,并利用数字图像相关方法(DIC)、万能电子试验机等测试手段,对胶接接头失效载荷、断裂过程和应变场变化等进行表征,研究搭接长度对单搭接接头拉伸性能、断裂过程、应... 详细信息

采用碳纤维增强复合材料(CFRP)基板制备不同搭接长度的单搭接胶接接头,并利用数字图像相关方法(DIC)、万能电子试验机等测试手段,对胶接接头失效载荷、断裂过程和应变场变化等进行表征,研究搭接长度对单搭接接头拉伸性能、断裂过程、应变分布以及破坏特征的影响。结果表明:随搭接长度增加,接头平均剪切强度先明显降低,后趋于稳定。拉伸过程中由偏心载荷所引起的接头次弯曲效应愈加显著,搭接区域端部变形程度逐渐增大,接头初始破坏位置由搭接区域端部中的一端向两端转变。接头正面和侧面端部的应变集中区域由非对称分布向对称分布过渡。接头受剥离力逐渐增大,层间主要失效形式由剪切向剥离破坏转变,接头破坏模式经历了由界面和轻微纤维撕裂到混合失效再到层间分层的过程。

关键词：单搭接接头搭接长度应变分布破坏特征

CFRP单搭接胶接接头拉伸破坏行为与失效机制

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塑料 2022年第6期51卷 79-87页

作者：顾宝栋符记邹田春民航沈阳审定中心辽宁沈阳110043 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

采用CFRP层合板制备搭接长度为20 mm的单搭接胶接接头,通过万能电子试验机、扫描电子显微镜(SEM)等设备进行测试,获得接头载荷-位移曲线和微观断面形貌,同时基于连续损伤力学模型及3D Hashin失效准则模拟CFRP层合板损伤起始与演化过程,... 详细信息

采用CFRP层合板制备搭接长度为20 mm的单搭接胶接接头,通过万能电子试验机、扫描电子显微镜(SEM)等设备进行测试,获得接头载荷-位移曲线和微观断面形貌,同时基于连续损伤力学模型及3D Hashin失效准则模拟CFRP层合板损伤起始与演化过程,选用Cohesive单元模拟胶层和CFRP层间基体的渐进损伤。通过与实验数据对比,验证了仿真模型的有效性,并通过分析胶层与CFRP各铺层间的应力分布,结合接头失效后的断面形貌,研究了接头在拉伸过程中的破坏行为和失效机制。结果表明,在拉伸载荷作用下,接头损伤首先发生在搭接区域中层合板施力端的90°铺层,随着载荷增加,接头出现纤维撕裂破坏,同时在剥离应力和剪切应力共同作用下,裂纹发生倾斜扩展,失效模式逐渐由纤维撕裂破坏向胶层界面破坏转变。根据接头应力分布及损伤演化过程,胶层主要承受剥离应力和II型断裂模式下的剪切应力,其中,剪切应力是胶层出现起始损伤的最主要原因。层合板各铺层间应力具有明显差别,其中,剪切应力的集中区域主要位于90°铺层,并且导致接头产生初始裂纹。

关键词： CFRP 单搭接胶接接头应力分布损伤演化失效模式