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梯度多胞牺牲层的抗爆炸分析及设计

梯度多胞牺牲层的抗爆炸分析及设计

作者：蔡正宇中国科学技术大学

学位级别：硕士

梯度多胞金属材料由于其可设计性受到广泛关注,引入密度梯度可望获得更加优异的抗爆炸、抗冲击性能,在工程防护领域有着广阔的应用前景。多胞牺牲层是一种多胞材料夹芯复合结构,通过多胞材料的压溃行为大量地吸收爆炸/冲击能量。已有多... 详细信息

梯度多胞金属材料由于其可设计性受到广泛关注,引入密度梯度可望获得更加优异的抗爆炸、抗冲击性能,在工程防护领域有着广阔的应用前景。多胞牺牲层是一种多胞材料夹芯复合结构,通过多胞材料的压溃行为大量地吸收爆炸/冲击能量。已有多胞牺牲层抗冲击行为的研究中,多采用形式简单的刚性-理想塑性-锁定(R-PP-L)冲击波模型来表征多胞材料的动态压溃行为,其与实际的应力-应变曲线还存在较大的差异。此外,在梯度多胞材料的能量吸收和消波性能优越性的问题上尚有争议。本文运用一维非线性塑性冲击波模型和细观有限元模型研究密度梯度多胞牺牲层的抗爆炸性能。通过量纲分析方法得出影响临界厚度的主导因素。针对临界厚度偏于保守的设计,发展了考虑反射波二次加载的分析方法,有效减小芯层厚度以提高多胞金属材料的利用率。基于率无关的、刚性-塑性硬化(R-PH)模型,建立了描述冲击波在梯度多胞牺牲层中传播的控制方程,得到了密度线性分布的梯度多胞金属在指数型爆炸脉冲下的响应特性。多胞牺牲层的临界厚度为爆炸能量恰好被吸收时的芯层最小厚度,在工程上是一个重要的设计指标。分析了临界厚度与载荷强度、覆盖层质量、多胞材料的密度梯度等参数之间的关系,给出了以临界厚度和支撑端应力峰值为指标的密度梯度设计图。结果表明,吸收同等强度的爆炸载荷,正梯度牺牲层需要的厚度小于负梯度牺牲层。通过增大梯度参数值,正梯度能够有效地降低芯层厚度,但是会带来更大的支撑端应力峰值;实现应力峰值最小,均匀密度和负梯度是较理想的选择。本文还进一步给出了特定的支撑端应力峰值下,负梯度牺牲层临界厚度与相关参数的设计图。通过量纲分析的方法,建立梯度多胞牺牲层无量纲临界厚度与三个无量纲参数之间的关系,利用控制变量法给出了无量纲临界厚度的经验公式,并且满足一定的精度要求。分析结果表明,冲击增强因子的平方根S01/2是影响无量纲临界厚度的主导因素,密度梯度参数对其影响相对较小,进而给出临界厚度的一阶近似解。动态加载下,多胞材料的压实应变对冲击速度具有依赖性,依据冲击波衰减设计出的牺牲层临界厚度偏于保守。研究了反射波在有初始变形的正梯度多胞金属中的传播规律,数值求解得到牺牲层响应特性。结果显示,在支撑端应力不超过被保护许可应力的前提下,进一步缩短芯层厚度使得反射波后方的应变从0.4增加到0.7附近,提高了材料的利用率。最后,采用二维Voronoi技术构建了梯度多胞金属的细观有限元模型,检验了一维非线性塑性冲击波模型的抗爆炸分析的有效性。

关键词：梯度多胞金属牺牲层抗爆炸冲击波模型临界厚度量纲分析

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实时低温条件下花岗岩巴西劈裂试验

中国科技论文 2022年第7期17卷 789-794页

作者：蔡正宇张帆湖北工业大学土木建筑与环境学院武汉430068

为了探究实时低温条件下花岗岩的抗拉力学性质,在不同实时低温(25、0、-20、-40、-50、-60℃)条件下对干燥和饱和状态下的花岗岩进行了巴西劈裂试验,比较分析不同实时低温和饱和度条件下花岗岩抗拉力学性质的变化规律。结果表明:花岗岩... 详细信息

为了探究实时低温条件下花岗岩的抗拉力学性质,在不同实时低温(25、0、-20、-40、-50、-60℃)条件下对干燥和饱和状态下的花岗岩进行了巴西劈裂试验,比较分析不同实时低温和饱和度条件下花岗岩抗拉力学性质的变化规律。结果表明:花岗岩在实时低温条件下破坏模式为脆性破坏;花岗岩的抗拉强度随着温度的降低整体呈上升趋势;饱和度对抗拉强度的影响并不显著,在25、0℃时干燥花岗岩的抗拉强度略大于饱和花岗岩,而在-60℃时饱和花岗岩的抗拉强度相比干燥时略有增大。

关键词：岩石力学花岗岩巴西劈裂实时低温饱和度

一种无线传感器网络的数据包编码加密算法设计

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东南大学学报（自然科学版） 2012年第A01期42卷 112-116页

作者：林海峰白荻蔡正宇刘云飞南京林业大学信息科学技术学院南京210037 南京农业大学工学院南京210007 南京大学电子科学与工程学院南京210093

为了提高无线传感器网络的生命周期,利用基本算术指令的运算,提出一种无线传感器网络的数据包编码加密的算法.此算法利用非线性随机异或操作,对无线传感器网络中传递的数据包进行加密.试验结果表明,减小无线传感器网络加密算法的复杂度... 详细信息

为了提高无线传感器网络的生命周期,利用基本算术指令的运算,提出一种无线传感器网络的数据包编码加密的算法.此算法利用非线性随机异或操作,对无线传感器网络中传递的数据包进行加密.试验结果表明,减小无线传感器网络加密算法的复杂度,可以明显降低无线传感器网络的能量消耗.同时提出的数据包编码加密算法可以明显降低无线传感器网络的能量消耗,有利于无线传感器网络生命周期的延长.相比于现有的公共或对称钥匙方案,所提出的方法更加节能更有效.

关键词：无线传感器网络网络安全网络漏洞数据包编码节能

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梯度多胞牺牲层的抗爆炸分析

爆炸与冲击 2017年第3期37卷 396-404页

作者：蔡正宇丁圆圆王士龙郑志军虞吉林中国科学技术大学近代力学系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室安徽合肥230026 宁波大学力学与材料科学研究中心浙江宁波315211

运用一维非线性塑性冲击波模型和细观有限元模型对密度梯度多胞牺牲层的抗爆炸性能进行了分析。基于率无关的刚性-塑性硬化模型,建立了描述冲击波在多胞牺牲层中传播的控制方程,分别给出了正、负密度梯度多胞材料在指数型爆炸载荷作用... 详细信息

运用一维非线性塑性冲击波模型和细观有限元模型对密度梯度多胞牺牲层的抗爆炸性能进行了分析。基于率无关的刚性-塑性硬化模型,建立了描述冲击波在多胞牺牲层中传播的控制方程,分别给出了正、负密度梯度多胞材料在指数型爆炸载荷作用下的响应特性。研究了可正好吸收爆炸能量的梯度多胞牺牲层的临界厚度与载荷强度、覆盖层质量、多胞材料的密度梯度等参数之间的关系,给出了以临界厚度和支撑端应力峰值为指标的密度梯度设计图。运用二维细观有限元模型验证了基于非线性塑性冲击波模型的抗爆炸分析的有效性。

关键词：多胞材料牺牲层结构爆炸载荷冲击波有限元方法

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车载甲醇重整原位制氢高通量催化剂研究

功能材料 2022年第11期53卷 11001-11006,11022页

作者：吴迪张冰姿蔡正宇何国强中国计量大学材料与化学学院杭州310018 杭州职业技术学院生态健康学院杭州310018 三亚学院盛宝金融科技商学院三亚572022

在“双碳”目标的背景下,清洁高效的氢燃料电池汽车具有广阔的发展前景。甲醇作为一种可再生、低成本、绿色燃料,与燃料电池结合组成移动式发电设备,具有碳排放少、加注燃料快、易储运的优点。车载甲醇原位制氢能有效解决氢气储运难、... 详细信息

在“双碳”目标的背景下,清洁高效的氢燃料电池汽车具有广阔的发展前景。甲醇作为一种可再生、低成本、绿色燃料,与燃料电池结合组成移动式发电设备,具有碳排放少、加注燃料快、易储运的优点。车载甲醇原位制氢能有效解决氢气储运难、安全性弱、储氢率低等问题,是氢燃料电池汽车的有效制氢途径。本文阐述甲醇重整制氢中Cu系、Zn-Cr系、Ni系和贵金属催化剂特点及发展现状,从催化剂元素组成、配比、制备方法等方面讨论不同性质对甲醇转化率、产氢速率和CO选择性等性能影响。未来高稳定性、高催化活性、低成本、高通量、近零CO选择性的新型催化剂,是车载甲醇重整原位制氢的重要方向。

关键词：车载原位制氢甲醇水蒸气重整近零CO 高通量催化剂氢燃料电池车

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带式舟桥泛水展开过程中扭力杆受力计算模型

陆军工程大学学报 2022年第2期1卷 53-59页

作者：丁勇林铸明李欢蔡正宇陆军研究院江苏无锡214035

针对带式舟桥在泛水展开过程中因结构不稳定导致的扭力杆复杂受力问题,根据力的平衡原理,采取隔离扭力杆和分阶段求解的方法,通过推导尖舟结构在不同阶段不同受力状态下的受力计算公式,建立扭力杆泛水展开全过程的受力计算模型。通过与... 详细信息

针对带式舟桥在泛水展开过程中因结构不稳定导致的扭力杆复杂受力问题,根据力的平衡原理,采取隔离扭力杆和分阶段求解的方法,通过推导尖舟结构在不同阶段不同受力状态下的受力计算公式,建立扭力杆泛水展开全过程的受力计算模型。通过与装备设计的数据对比发现,建立的扭力杆受力计算模型准确有效,可用于计算尖舟结构自动展开的角度范围。

关键词：带式舟桥折叠式结构扭力杆泛水展开计算模型

纳米CaCO_(3)与碳粉低热固固耦合原位制备纳米CaO和CO

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功能材料 2024年第6期55卷 6218-6223页

作者：陆子煊叶献民蔡正宇张冰姿唐美广西大学物理科学与工程技术学院南宁530004 中国计量大学材料与化学学院杭州310018 三亚学院盛宝金融科技商学院海南三亚572022 杭州职业技术学院生态健康学院杭州310018

高温条件下固相CaO可直接与CO_(2)反应生成CaCO_(3),CO_(2)捕集率达78.57%(质量分数),是解决碳排放的高效手段。钙循环技术中如何降低CaCO_(3)分解温度、CaO再生和CO_(2)利用是关键问题。研究通过纳米CaCO_(3)和碳粉的低热固固耦合反应... 详细信息

高温条件下固相CaO可直接与CO_(2)反应生成CaCO_(3),CO_(2)捕集率达78.57%(质量分数),是解决碳排放的高效手段。钙循环技术中如何降低CaCO_(3)分解温度、CaO再生和CO_(2)利用是关键问题。研究通过纳米CaCO_(3)和碳粉的低热固固耦合反应同时实现纳米CaO再生和CO_(2)原位转化为CO,使纳米CaCO_(3)分解温度下降46℃,分解速率提高约50%,再生的多孔纳米CaO粒径小而均匀,可再次捕集CO_(2)实现钙循环利用,由CO_(2)转化的CO可应用于工业合成气。纳米CaCO_(3)和碳粉具有原料来源广泛、价格低廉、安全性高、运输便捷等优点,该低热固固耦合反应在低成本前提下具有提高CO_(2)捕集和利用效率的潜力。

关键词：纳米CaCO_(3) 低热固固耦合钙循环技术纳米CaO再生 CO_(2)原位转化CO

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军桥飞架，降伏天堑的“水上蛟龙” 007

解放军报

作者：徐进蔡正宇陶佑林

穿越时空隧道，书写从简易器材到“钢铁巨龙”的历史巨变凝结科学智慧，再造运用浮力构建“水上枢纽”的不朽传奇承载创新梦想，实现“一桥飞架，天堑变坦途”的兵家夙愿本期邀请总装工程兵某所渡河桥梁专家林铸明为您讲述—— 视点...

穿越时空隧道，书写从简易器材到“钢铁巨龙”的历史巨变凝结科学智慧，再造运用浮力构建“水上枢纽”的不朽传奇承载创新梦想，实现“一桥飞架，天堑变坦途”的兵家夙愿本期邀请总装工程兵某所渡河桥梁专家林铸明为您讲述—— 视点提示盛夏，随着一发信?

关键词：

来源： cnki报纸评论

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碳酸钙还原低热耦合与二氧化碳绿色原位转化

化学试剂 2024年第6期46卷 39-45页

作者：王正义唐美张冰姿蔡正宇何国强中国计量大学材料与化学学院浙江杭州310018 广西大学物理科学与工程技术学院广西南宁530004 杭州职业技术学院生态健康学院浙江杭州310018 三亚学院盛宝金融科技商学院海南三亚572022

碳酸钙(CaCO_(3))是水泥和钢铁生产等行业常见的矿产资源。然而,其高温分解产生的能源损失和二氧化碳(CO_(2))排放是亟需解决的问题。因此,提出了利用甲烷(CH_(4))、氢气(H_(2))、碳(C)和乙醇(C 2H 5OH)与亚微米级CaCO_(3)的耦合反应以... 详细信息

碳酸钙(CaCO_(3))是水泥和钢铁生产等行业常见的矿产资源。然而,其高温分解产生的能源损失和二氧化碳(CO_(2))排放是亟需解决的问题。因此,提出了利用甲烷(CH_(4))、氢气(H_(2))、碳(C)和乙醇(C 2H 5OH)与亚微米级CaCO_(3)的耦合反应以降低分解温度并实现CO_(2)原位转化,在此基础上进行了热力学和耦合产物的分析,同时在经济层面上展开了对比。研究表明,CH_(4)对CaCO_(3)分解温度的降低最显著,H_(2)次之;C被用作还原剂时副产物最少;C 2H 5OH与CaCO_(3)的耦合反应中H_(2)和一氧化碳(CO)的产率最高。通过还原剂耦合不仅可以在较低温度下再生氧化钙(CaO),还可将CO_(2)原位转化为高值产物,如H_(2)和CO,从而减少CO_(2)排放。

关键词： CaCO_(3)分解耦合反应低热还原 CO_(2)原位转化 CO_(2)排放