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不同温度下碳纤维增强复合材料力学性能研究

不同温度下碳纤维增强复合材料力学性能研究

作者：路广晨东南大学

学位级别：硕士

碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP）因其高比强度和高比模量以及良好的可设计性而被广泛应用于风力发电风扇、汽车制造和航空航天等领域。然而,无论是风力发电机叶片还是汽车车身,在正常使用的条件下都难免产... 详细信息

碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP）因其高比强度和高比模量以及良好的可设计性而被广泛应用于风力发电风扇、汽车制造和航空航天等领域。然而,无论是风力发电机叶片还是汽车车身,在正常使用的条件下都难免产生缺陷,而这些缺陷势必会对材料的整体力学性能造成影响。另一方面,诸如飞机机翼等构件,还将面临不同温度的工况环境。因此,研究碳纤维增强复合材料在不同温度和缺陷下的力学性能具有重要意义。本文以碳纤维/环氧树脂复合材料为主要对象,研究了其在不同温度和缺陷下的静动态力学性能。研究采用电子散斑干涉方法（ESPI）,克服了温度对ESPI方法的限制,实现了全场振动模态的测量。相比于传统的接触式测量方法和激光多普勒测量方法,该方法实现了低成本、高精度、非接触和全场实时测量的优点,在非接触的情况下得到了待测物体共振频率和全场模态振型,并发现了材料随温度变化产生的模态耦合现象。具体的研究内容包括:（一）介绍了电子散斑干涉方法基本原理,回顾了振动测试过程中的基本理论,包括时间平均方法、减方法、振幅波动方法等。介绍了ESPI离面和面内变形测量光路,并搭建了ESPI离面振动测试系统,详细说明了振动测量的具体实验测试方法。（二）进行了高温下碳纤维增强复合材料层合板模态测量与分析的研究。首先通过对悬臂梁铝板振动模态的研究,从悬臂梁弯曲振动理论、ESPI离面振动测量以及有限元仿真模拟的角度进行了电子散斑干涉振动测试的分析。然后搭建了高温条件下振动实验的光学系统,并基于此系统进行了温度对不同偏轴角度CFRP层合板振动模态影响的研究。通过粘贴应变片的方式测试了材料的热膨胀系数。（三）基于搭建的ESPI离面振动测试系统,进行了常温下带缺陷碳纤维复合材料层合板模态测量的研究。利用ESPI实验系统测量了无缺陷CFRP薄板试件和有边缘裂缝的矩形悬臂CFRP薄板结构的振动特性,并研究了裂缝长度和裂缝分布位置对结构共振频率和振型的影响。（四）进行了高温下碳纤维增强复合材料弯曲力学性能的实验研究。对不同温度下偏轴角度的CFRP层合板进行准静态三点弯曲试验,分析了温度对CFRP层合板弯曲力学性能的影响,讨论了偏轴角度对CFRP材料在弯曲过程和极限承载能力等方面产生的影响。其中,重点探讨在不同温度下,0度偏轴CFRP梁在弯曲过程中弹性模量、破坏形式和极限承载能力产生的变化。

关键词：碳纤维增强复合材料（CFRP）电子散斑干涉（ESPI）温度振动特性弯曲力学性能

通过共晶策略整合双光响应分子:光显著效应、负光致变色和荧光增强

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Science China Materials 2024年第1期67卷 223-231页

作者：叶阳戚路广孙莹胡兴晨轩辕书天郝红勋谢闯 School of Chemical Engineering and Technology Tianjin UniversityTianjin 300072China National Engineering Research Center of Industrial Crystallization Technology Tianjin 300072China

将多个响应分子整合到单晶体中是光机械晶体材料领域的一次全新尝试.本工作通过共晶制备了首个包含两种光响应分子的光机械晶体(9AC-NPE),每种分子都对应其独特的需要满足拓扑堆积条件的光二聚反应.紫外光照射下成功激发了晶体中的两种... 详细信息

将多个响应分子整合到单晶体中是光机械晶体材料领域的一次全新尝试.本工作通过共晶制备了首个包含两种光响应分子的光机械晶体(9AC-NPE),每种分子都对应其独特的需要满足拓扑堆积条件的光二聚反应.紫外光照射下成功激发了晶体中的两种光二聚反应,同时表现出光显著效应、负光致变色和多发射峰的荧光增强.本文还将该共晶作为一个研究平台,比较和发现了两种光二聚反应在光反应速率和响应波长上的差异,这为制备具有复杂光机械行为的晶体材料提供了潜在的解决方案.此外,还发展了该共晶在光学打印中的概念设计.本工作加深了对光机械晶体材料设计和应用的理解,可作为该领域未来研究的重要参考.

关键词：晶体材料光致变色荧光增强 NPE 紫外光照射光响应策略整合反应速率

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损失厌恶会限制股票市场参与吗?

投资研究 2024年第2期43卷 19-38页

作者：陈慧路广硕东北财经大学金融科技学院

本文运用中国家庭金融调查(CHFS)数据,研究损失厌恶心理对家庭金融市场参与及参与深度的影响。研究发现,损失厌恶程度加深会抑制家庭参与股票市场,并降低家庭在股票资产上的配置比例。机制检验结果表明,较高的损失厌恶会通过影响主观信... 详细信息

本文运用中国家庭金融调查(CHFS)数据,研究损失厌恶心理对家庭金融市场参与及参与深度的影响。研究发现,损失厌恶程度加深会抑制家庭参与股票市场,并降低家庭在股票资产上的配置比例。机制检验结果表明,较高的损失厌恶会通过影响主观信任进而降低家庭参与股市的可能性。此外,本文发现金融素养和主观幸福感的提升会减弱损失厌恶心理对于股票市场参与的抑制作用。在低收入、低净资产以及城市家庭中,损失厌恶心理的影响更明显。本文为理解认知偏差与家庭金融行为的关系提供了新的证据。

关键词：损失厌恶股票市场参与信任主观幸福

镁渣基多孔材料的制备及其对废水中Pb^(2+)的吸附性能

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化工进展 2024年第4期43卷 2126-2134页

作者：路广军韩晋钢陈英马志斌山西大学资源与环境工程研究所国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室山西太原030006

以镁渣为原料,通过添加复合激发剂与发泡剂制备镁渣基多孔材料(MSBPM)。首先,研究了水玻璃模数、碱掺量、发泡剂掺量和焙烧温度对MSBPM力学性能及吸附性能的影响,利用扫描电子显微镜对MSBPM的表观形貌和孔隙率进行了观察和分析。其次,... 详细信息

以镁渣为原料,通过添加复合激发剂与发泡剂制备镁渣基多孔材料(MSBPM)。首先,研究了水玻璃模数、碱掺量、发泡剂掺量和焙烧温度对MSBPM力学性能及吸附性能的影响,利用扫描电子显微镜对MSBPM的表观形貌和孔隙率进行了观察和分析。其次,研究了MSBPM对Pb^(2+)的吸附性能,探究吸附剂投加量、溶液初始浓度、pH、吸附时间以及温度等参数对吸附性能的影响。结果表明:当发泡剂掺量为8%、碱掺量为10%、模数为1.3时,MSBPM对Pb^(2+)的吸附性能最佳,饱和吸附量达到303.95mg/g,相较于原镁渣提高了27%,此时抗压强度为2.84MPa。当Pb^(2+)初始浓度为500mg/L时,每升废水仅需3.4g吸附剂即可使Pb^(2+)的去除率达到99%以上,吸附过程为单层化学吸附,符合拟二级动力学模型。

关键词：镁渣碱激发多孔材料吸附性能

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钙铁助剂对粉煤灰熔融性和结晶行为的影响机理

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燃料化学学报（中英文） 2024年第1期52卷 1-8页

作者：王冀郭航昊路广军渠永平马志斌中北大学化学与化工学院山西太原030051 山西大学资源与环境工程研究所国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室山西太原030006 中北大学材料科学与工程学院山西太原030051

利用粉煤灰制备高强度无机纤维是实现其高值化利用的重要路径,由于粉煤灰硅铝含量较高,可通过添加钙铁助剂降低均质化过程中原料熔融温度,避免降温拉丝过程中结晶行为。本工作研究了空气气氛下不同含量及比例钙铁助剂对煤灰熔融性及结... 详细信息

利用粉煤灰制备高强度无机纤维是实现其高值化利用的重要路径,由于粉煤灰硅铝含量较高,可通过添加钙铁助剂降低均质化过程中原料熔融温度,避免降温拉丝过程中结晶行为。本工作研究了空气气氛下不同含量及比例钙铁助剂对煤灰熔融性及结晶行为的影响机理。结果表明,空气气氛下氧化钙(CaO)与氧化铁(Fe_(2)O_(3))不存在协同助熔效果,CaO的助熔效果优于Fe_(2)O_(3)。高温下Fe_(2)O_(3)未与硅铝组分生成低熔点矿物,而添加CaO有利于将难熔的莫来石转化为钙长石,使得粉煤灰熔点大幅度降低;然而,当CaO添加量超过30%时,生成了大量的钙黄长石,使得粉煤灰熔点迅速升高。降温过程中,铁元素以赤铁矿形式析出,析晶温度相对较低;而钙元素以钙长石形式析出,析晶温度相对较高,不利于无机纤维制备过程中纺丝操作。当CaO含量为32.46%时,粉煤灰熔点最低,且降温过程中无晶体析出,因此,在粉煤灰基无机纤维制备过程中应选择钙基助剂调控熔融性和结晶行为。

关键词：粉煤灰无机纤维钙铁助剂熔融性结晶行为

四湖流域水稻耗水与降雨匹配度及水稻旱涝易损特征分析

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农业工程学报 2024年

作者：李娜罗强董苇刘路广邵东国湖北省水利水电科学研究院武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室江西农业大学国土资源与环境学院

水稻是中国主要粮食作物之一，研究气候变化环境下降雨特征及其与水稻耗水之间的匹配关系，明晰水稻水分盈亏状况及旱涝易损特征，可为区域水资源配置规划与灌溉排水管理等提供重要依据。该研究以湖北江汉平原四湖流域为研究区域，基于... 详细信息

水稻是中国主要粮食作物之一，研究气候变化环境下降雨特征及其与水稻耗水之间的匹配关系，明晰水稻水分盈亏状况及旱涝易损特征，可为区域水资源配置规划与灌溉排水管理等提供重要依据。该研究以湖北江汉平原四湖流域为研究区域，基于5个气象站点1961—2020年逐日气象资料，利用Penman-Monteith公式、Mann-Kendall趋势检验、气候倾向率、空间插值分析等方法，分析了降雨量、水稻田间耗水量及水分盈亏指数时空分布特征，基于水分盈亏指数分析了水稻旱涝易损特征。结果表明：四湖流域多年平均降雨量为1209.2mm，且以35.1 mm/10a的平均速度显著上升，东南部降雨量及上升趋势均高于西北部；1）早、中、晚稻生育期多年平均降雨量分别为492.0、509.9和269.1 mm，早、中稻生育期降雨量分别以17.9 mm/10a和18.4 mm/10a的平均速度呈不显著上升趋势，晚稻生育期降雨量以-10.7 mm/10a的平均速度呈不显著下降趋势；2）早、中、晚稻多年平均田间耗水量分别为411.4、595.5和401.4 mm，中稻田间耗水量远大于早稻和晚稻，早、中稻田间耗水量分别以-5.54 mm/10a和-11.43mm/10a的平均速度显著下降，晚稻田间耗水量以-1.52 mm/10a的平均速度呈不显著下降趋势；3）早、中、晚稻多年平均水分盈亏指数分别为0.22、-0.12和-0.31，早、中稻水分盈亏指数以0.06/10a和0.04/10a的平均速度呈不显著上升趋势，晚稻水分盈亏指数以-0.03/10a的平均速度呈不显著下降趋势，早、中稻水分盈余程度在增加，晚稻水分亏缺加剧；4）四湖流域早、中、晚稻干旱频率分别在10.0%～16.7%、28.3%～40.0%和51.8%～60.0%之间，晚稻最容易受干旱威胁。早、中、晚稻雨涝频率分别在1.7%～15.0%、1.7%～3.3%和0～1.7%之间，早稻更容易受雨涝威胁。总体上，四湖流域早稻发生旱涝灾害的频率较小（20.7%），中稻次之（37%），晚稻最容易受旱涝威胁（56%），水稻耗水与降雨匹配程度为：早稻>中稻>晚稻，要特别注意晚稻干旱缺水问题。

关键词：降雨量水稻田间耗水量水分盈亏指数时空分布旱涝易损特征

典型特殊制备技术对无取向电工钢织构的影响规律

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材料工程 2024年第2期52卷 135-145页

作者：金宇晨李志超北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083

电工钢又称硅钢,是一种重要的特殊钢,常被称作特殊钢中的“艺术品”,这主要是因为其加工制备流程复杂、性能影响因素繁多。其中无取向硅钢主要应用于旋转电磁场环境,为了获得优良的软磁性能,需要形成较多的{100}等有利织构,为此研究人... 详细信息

电工钢又称硅钢,是一种重要的特殊钢,常被称作特殊钢中的“艺术品”,这主要是因为其加工制备流程复杂、性能影响因素繁多。其中无取向硅钢主要应用于旋转电磁场环境,为了获得优良的软磁性能,需要形成较多的{100}等有利织构,为此研究人员进行了大量探索,近年来发现一些特殊制备技术在形成大量{100}等有利织构方面有显著效果。本文综述二次轧制、斜轧、异步轧制及双辊薄带连铸四种典型特殊制备技术对无取向硅钢再结晶织构的影响规律,发现二次轧制与双辊薄带连铸均能增强λ与高斯织构,并削弱γ织构,斜轧也会增强λ织构,但对γ织构影响不大,异速异步轧制能增强η织构,而异径异步轧制对再结晶织构却基本没有影响。最后,总结目前各项特殊制备技术存在的缺陷,并提出一些发展方向,如借助斜轧原理在常规冷轧中产生更多剪切带、利用异步轧制进行二次加工以均匀化磁感等,为后续无取向硅钢的工业生产提供更多参考。

关键词：无取向硅钢二次轧制斜轧异步轧制双辊薄带连铸

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钢铁原料场智能化研究与工程设计

冶金自动化 2024年第S1期 231-236页

作者：路广洲中国钢研科技集团有限公司钢铁绿色化智能化技术中心

国内钢铁厂的原料场承担着焦化、烧结、球团、炼铁等用户的原燃料受卸、堆存、处理和转运的任务。作为钢铁生产的重要环节之一，综合原料场也一直存在着工作人员较多、堆取方式不科学、原料供应不及时等问题，所以原料场的自动化、智能... 详细信息

国内钢铁厂的原料场承担着焦化、烧结、球团、炼铁等用户的原燃料受卸、堆存、处理和转运的任务。作为钢铁生产的重要环节之一，综合原料场也一直存在着工作人员较多、堆取方式不科学、原料供应不及时等问题，所以原料场的自动化、智能化尤为重要。在统一的平台上可视化地将料场的计划、采购、运输、计量、取制样、检化验、卸料、供料、混匀、库存管理、成本控制等业务活动及其绩效全过程快速、及时、准确、直观地反映出来，并为生产的动态组织管理提供有效的辅助决策和智能决策。首先在整个钢铁原料场现阶段生产自动化和信息化水平的前提下，根据料场生产实际给出了皮带无人值守、作业流程及设备跟踪、流程切换与合流、流程智能决策及路径寻优等流程上智能制造元素的解决方案；再次提出了根据生产作业计划，从功能、操控系统、安全保障等方面设计了自动堆取料控制系统；最后针对场地计划、生产计划、作业调度进行了研究，实现生产过程的多目标优化。

关键词：统一平台流程控制智能决策堆取自动实时调度

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公共服务空间公平性区位问题研究进展与展望

地球信息科学学报 2024年第4期26卷 915-926页

作者：连晨晨张广利孔云峰翟石艳河南大学地理与环境学院开封475004 河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室开封475004

兼顾公平与效率的公共服务规划受到学术界、决策者和公众的长期关注。本文从公共服务设施布局规划的角度,对空间公平性区位问题研究进行了回顾和展望。首先,在辨析公共服务公平性概念的基础上,总结了空间公平性的度量指标。其次,根据空... 详细信息

兼顾公平与效率的公共服务规划受到学术界、决策者和公众的长期关注。本文从公共服务设施布局规划的角度,对空间公平性区位问题研究进行了回顾和展望。首先,在辨析公共服务公平性概念的基础上,总结了空间公平性的度量指标。其次,根据空间公平性区位问题的建模原理,将建模途径划分为3类:直接使用公平性指标,构建单目标优化模型、多目标优化模型,或带公平性约束条件的优化模型;根据罗尔斯“无知之幕”公平正义性原则,使用有序距离加权函数构建有序中值问题模型;以及遵循社会学“不公平厌恶”原理,构建能够权衡公平与效率的公平聚合目标函数。一般地,能否找到“公平有效”的设施布局方案是空间公平性建模的一般准则,构建严格满足或“弱满足”不公平厌恶聚合函数是区位建模的技术途径。最后,对空间公平性区位建模进行了展望:引入距离阈值,简化有序距离加权函数,并将其一般化;证明了新函数是单调函数,且“弱满足”Pigou-Dalton转移规则;讨论了使用新函数改进P中值问题的可行性。

关键词：公共服务区位问题空间公平性数学模型公平聚合函数空间妒忌 Pigou-Dalton转移规则改进P中值问题