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Microscopic defects formation and dynamic mechanical response analysis of Q345 steel plate subjected to explosive load

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Defence Technology（防务技术） 2024年第2期32卷 430-442页

作者： Zhengqing Zhou Zechen Du Yulong Zhang Guili Yang ruixiang wang Yuzhe Liu Peize Zhang Yaxin Zhang Xiao wang Research Institute of Macro-Safety Science University of Science and TechnologyBeijing100083China School of Civil and Resource Engineering University of Science and TechnologyBeijing100083China China North Industry Advanced Technology Generalization Institute Beijing100089China College of Field Engineering PLA Army Engineering UniversityNanjing210007China School of Mechanical Engineering Nantong UniversityNantong226019China

As the basic protective element, steel plate had attracted world-wide attention because of frequent threats of explosive loads. This paper reports the relationships between microscopic defects of Q345 steel plate under the explosive load and its macroscopic dynamics simulation. Firstly, the defect characteristics of the steel plate were investigated by stereoscopic microscope(SM) and scanning electron microscope(SEM). At the macroscopic level, the defect was the formation of cave which was concentrated in the range of 0-3.0 cm from the explosion center, while at the microscopic level, the cavity and void formation were the typical damage characteristics. It also explains that the difference in defect morphology at different positions was the combining results of high temperature and high pressure. Secondly, the variation rules of mechanical properties of steel plate under explosive load were studied. The Arbitrary Lagrange-Euler(ALE) algorithm and multi-material fluid-structure coupling method were used to simulate the explosion process of steel plate. The accuracy of the method was verified by comparing the deformation of the simulation results with the experimental results, the pressure and stress at different positions on the surface of the steel plate were obtained. The simulation results indicated that the critical pressure causing the plate defects may be approximately 2.01 GPa. On this basis, it was found that the variation rules of surface pressure and microscopic defect area of the Q345 steel plate were strikingly similar, and the corresponding mathematical relationship between them was established. Compared with Monomolecular growth fitting models(MGFM) and Logistic fitting models(LFM), the relationship can be better expressed by cubic polynomial fitting model(CPFM). This paper illustrated that the explosive defect characteristics of metal plate at the microscopic level can be explored by analyzing its macroscopic dynamic mechanical response.

关键词： Explosive load Q345 steel Micro defect Finite element simulation Dynamic response Data fitting

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Heat Leakage Numerical Investigation of a Compound Parabolic ConcentratorPulsating Heat Pipe Solar Collector

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Journal of Thermal Science 2022年第5期31卷 1318-1326页

作者： XU Rongji CHEN Jingyan ZHANG Xiaohui wang ruixiang XU Shuhui Beijing Engineering Research Center of Sustainable Energy and Buildings Beijing University of Civil Engineering and ArchitectureBeijing100044China

As a new type of equipment for solar medium temperature utilization, the compound parabolic concentrator-pulsating heat pipe solar collector(CPC-PHPSC) uses pulsating heat pipe(PHP) as an endotherm, which can realize efficient energy conversion. The design of proper concentration ratio of compound parabolic concentrator(CPC) ensures that the incident sunlight can be concentrated on the evaporator section surface of PHP without solar tracking system. The objective of the present work is to study the influence of solar radiation intensity, air speed, material thickness(glass and insulation board) and tilt angle on the thermal performance of the new collector, which is difficult to control in the experiment. The heat leakage process and characteristics of the CPC-PHPSC were numerically studied by establishing a 3D numerical model of the collector unit. The results show that the theoretical collector efficiency of CPC-PHPSC reaches 74.5%, which is consistent with the experimental results. During operation, the heat collection performance is the best when the tilt angle is 45° and the solar radiation intensity is 1000 W/m^(2), while the excessive air speed will increase the convective heat loss. Increasing the thickness of insulation board and glass has little effect on the collector efficiency.

关键词： solar collector CPC(Compound Parabolic Concentrator) pulsating heat pipe solar irradiation intensity glass thickness

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Testing and Modeling of the Dynamic Response Characteristics of Pulsating Heat Pipes during the Start-up Process

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Journal of Thermal Science 2019年第1期28卷 72-81页

作者： XU Rongji CHEN Hao WU Qingping XU Shuhui wang ruixiang Beijing Engineering Research Center of Sustainable Energy and Buildings Beijing University of Civil Engineering and Architecture School of Energy and Power Engineering Xi'an Jiaotong University

Pulsating heat pipes(PHPs) are two-phase heat transfer heat pipes with high heat transfer capability and simple structure. Heating power is an important factor that affects the start-up response characteristics of PHPs. The operational characteristics during the start-up and stable operating stages were studied through experiments, and the corresponding dynamic response model under a specified heating power was established based on experimental data and flow pattern in the tube. The starting time, starting temperature, and dynamic response characteristic parameters at a certain heating power were calculated by the dynamic response model. The response characteristics of working fluid during the stable operation of PHPs were deduced based on the dynamic response curve of PHPs during the non-operational and stable operation stages. The response characteristics of PHPs for the step effect(given heating power) were quantitatively described by amplification factor K and time constant τ, thereby presenting the basis for the study on heat and mass transfer mechanisms of PHPs from non-operational to steady operation stage. Results showed that the minimum thermal resistance and the minimum time constant of the PHP are approximately 0.28 °C/W and 75, respectively, obtained at a heating power of 160 W. Moreover, these results indicated that the dynamic response of PHPs demonstrates a favourable performance and rapidly reaches another stable working state when their heat transfer performance is stable. However, the dynamic response time constant of pure fluids decreases when the quantity of the liquid working fluid in the PHP decreases with the increase in heating power.

关键词： pulsating heat pipe heating power dynamic response characteristic time constant amplification factor

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太阳能选择性吸收涂层的失效机制及优化策略

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化工新型材料 2024年第7期52卷 51-57页

作者：李晶晶王瑞祥邢美波北京建筑大学环境与能源工程学院北京市建筑能源高效综合利用工程中心北京100044

在光热系统中,集热器作为光热转化的核心部件通过光谱选择性吸收涂层将太阳能转化为热能。因此,对选择性吸收涂层进行优化能够有效提高集热器的工作效率。选择性吸收涂层的主要吸收机理为本征吸收和干涉吸收,提升涂层吸收效率的策略有... 详细信息

在光热系统中,集热器作为光热转化的核心部件通过光谱选择性吸收涂层将太阳能转化为热能。因此,对选择性吸收涂层进行优化能够有效提高集热器的工作效率。选择性吸收涂层的主要吸收机理为本征吸收和干涉吸收,提升涂层吸收效率的策略有材料掺杂、等离激元、光学陷阱等。在集热器实际工作过程中,选择性吸收涂层的失效是影响其效率的主要因素,明确失效原因和寻找解决方案是进一步研究选择性吸收涂层的重点。综述了太阳能选择性吸收涂层的种类及原理,梳理了涂层的失效机制,总结了抑制涂层失效的方法。

关键词：太阳能选择性吸收涂层失效机理预防方法

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低位小切口切除术治疗甲状腺瘤临床疗效以及对切口美容评分、并发症的影响研究

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科技与健康 2024年第6期3卷 17-20页

作者：王瑞祥保定市满城区人民医院普外科河北保定072150

研究分析低位小切口切除术治疗甲状腺瘤临床疗效以及对切口美容评分、并发症情况的影响。研究选取保定市满城区人民医院2022年5月—2023年8月收治的诊断为甲状腺瘤拟行手术治疗的100例患者为研究对象,并将其分为对照组与实验组,每组各5... 详细信息

研究分析低位小切口切除术治疗甲状腺瘤临床疗效以及对切口美容评分、并发症情况的影响。研究选取保定市满城区人民医院2022年5月—2023年8月收治的诊断为甲状腺瘤拟行手术治疗的100例患者为研究对象,并将其分为对照组与实验组,每组各50例。对照组采用常规手术术式治疗,实验组采用低位小切口切除术治疗。分析比较两组患者手术相关指标、美容相关评分、生活质量评分、心理评分、并发症发生情况以及术后疼痛评分。结果显示,与对照组相比,实验组患者手术相关指标好转,美容相关评分增高,生活质量评分增高,心理评分降低,并发症发生率降低,术后疼痛评分降低,(P<0.05)差异具有统计学意义。研究发现,低位小切口切除术治疗甲状腺瘤临床疗效较好,同时能够提高患者的切口美容评分,降低并发症的发生率,是安全且有效的手术方式,可以在甲状腺瘤患者的临床治疗中广泛开展使用。

关键词：低位小切口切除术甲状腺瘤切口美容评分并发症发生率

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仿枪虾虾螯纵向混合负泊松比结构设计与耐撞性研究

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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第1期38卷 77-86页

作者：杨欣王瑞祥许述财秦豪毅宋家锋河北农业大学机电工程学院和长城汽车学院河北保定071001 清华大学苏州汽车研究院(相城) 江苏苏州215134 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130022 运输车辆检测、诊断与维修技术交通行业重点实验室济南250357

为提高汽车安全防护结构耐撞性,以枪虾虾螯(大螯)作为仿生原型,通过生物实验提取虾螯微观结构,设计了24种仿生混合负泊松比吸能结构。以质量比吸能(SEA)、结构平均压溃效率(CFE)、初始峰值载荷(IPF)作为评价结构耐撞性的主要指标,借助... 详细信息

为提高汽车安全防护结构耐撞性,以枪虾虾螯(大螯)作为仿生原型,通过生物实验提取虾螯微观结构,设计了24种仿生混合负泊松比吸能结构。以质量比吸能(SEA)、结构平均压溃效率(CFE)、初始峰值载荷(IPF)作为评价结构耐撞性的主要指标,借助经过验证的有限元模型对设计结构仿真模拟,经过结果数据分析确定影响结构耐撞性指标的关键参数a(胞元内凹深度),结合实际工况利用加权组合综合评价方法选出最优耐撞性结构。结果显示,当a=6.80 mm时的BCDA型混合结构耐撞性能最优,优化后SEA=3.21 kJ/kg,IPF=8.58 kN,CFE=31.29%。与单一胞元结构相比,优化后混合模型IPF最高降低35.24%,SEA最高提升35.72%,CFE有所下降,最多降低47.20%。

关键词：工程仿生学纵向混合负泊松比结构耐撞性

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空腔效应对集成黑体高温发射率测量影响规律研究

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计量学报 2024年第4期45卷 520-526页

作者：孙路歌安保林赵云龙王炳凯翟慧星董伟王瑞祥北京建筑大学北京市建筑能源高效综合利用工程技术研究中心北京100044 中国计量科学研究院北京100029 长春理工大学吉林长春130022

提出集成黑体法中的非等温边界空腔效应修正因子的理论模型。基于有限元思想,开展不同发射率样品、特定温场下的非等温边界空腔效应修正因子理论计算,与基于蒙特卡洛光线追迹法获得的修正因子比对,两者具有良好的一致性,最大偏差不超过2... 详细信息

提出集成黑体法中的非等温边界空腔效应修正因子的理论模型。基于有限元思想,开展不同发射率样品、特定温场下的非等温边界空腔效应修正因子理论计算,与基于蒙特卡洛光线追迹法获得的修正因子比对,两者具有良好的一致性,最大偏差不超过2.5%,结果均表明波长越长、样品发射率越低,空腔效应对发射率测量结果影响越大。在1000℃温度下、12~14μm波长范围对铂金材料样品发射率进行实验,并与基于分立黑体法的发射率测量结果比对,经修正后的集成黑体法与分立黑体法的一致性从0.09提升至0.03,该结果验证了引入非等温边界空腔效应修正因子的理论模型的可行性,同时提高了该方法测量发射率的准确性。

关键词：辐射测温光谱发射率集成黑体法空腔效应非等温边界

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汽车碰撞驾驶员下肢行为响应及损伤分析

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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第4期38卷 64-71页

作者：秦豪毅杨欣马帅宋家锋王瑞祥许述财河北农业大学机电工程学院河北保定071001 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 清华大学苏州汽车研究院(相城) 江苏苏州215134 河北省智慧农业装备技术创新中心河北保定071001 吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130022 运输车辆检测、诊断与维修技术交通行业重点实验室济南250357

当前汽车碰撞试验中所用假人为标准姿态,忽略了驾驶员本能应急行为对自身损伤的影响。基于此问题,通过搭建沉浸式驾驶模拟器获取碰撞环境下驾驶员下肢姿态的变化特征并利用有限元方法对碰撞场景进行模拟仿真,最终通过数据分析对比驾驶... 详细信息

当前汽车碰撞试验中所用假人为标准姿态,忽略了驾驶员本能应急行为对自身损伤的影响。基于此问题,通过搭建沉浸式驾驶模拟器获取碰撞环境下驾驶员下肢姿态的变化特征并利用有限元方法对碰撞场景进行模拟仿真,最终通过数据分析对比驾驶员应急行为下人体各部位损伤情况。研究结果表明:当脚部位于油门踏板上时驾驶员头部以及大腿损伤较为严重,脚部踩压制动踏板时,胸部压缩量相较于其他姿态峰值增大了22.3%,脚部位于制动踏板上时颈部伸张力矩峰值最大,粘性指数峰值减小了25%。驾驶员下肢行为变化时其身体运动姿态、各部位的损伤程度有明显差异且与标准姿态相比各部位损伤情况也有显著不同。研究结果能够为针对中国驾乘人员的车辆安全防护设计提供新思路,同时对国内碰撞法规的完善具有很好的参考价值。

关键词：汽车碰撞驾驶模拟器中国体征假人人体损伤下肢行为响应

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柴芩承气汤联合乌司他丁和奥曲肽治疗对急性重症胰腺炎患者疗效、临床症状改善、氧化应激指标、炎性因子指标的影响

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辽宁医学杂志 2024年第1期38卷 76-80页

作者：王瑞香李志刚太康县中医院河南周口461400 河南中医药大学三附属医院河南郑州450000

目的探讨柴芩承气汤联合乌司他丁、奥曲肽治疗对急性重症胰腺炎(SAP)患者疗效、临床症状改善、氧化应激指标、炎性因子指标的影响。方法选取我院2019年4月至2021年4月收治的SAP患者102例,采用根据采用的治疗方案不同,分为常规西药组(51... 详细信息

目的探讨柴芩承气汤联合乌司他丁、奥曲肽治疗对急性重症胰腺炎(SAP)患者疗效、临床症状改善、氧化应激指标、炎性因子指标的影响。方法选取我院2019年4月至2021年4月收治的SAP患者102例,采用根据采用的治疗方案不同,分为常规西药组(51例)和中药辅助组(51例)。常规西药组在对症支持治疗的基础上,采用西药乌司他丁、奥曲肽治疗,中药辅助组在常规西药组治疗的基础上,采用柴芩承气汤辅助治疗。对比两组临床疗效、症状改善情况(血淀粉酶、体温、腹痛、肠功能)、治疗前后氧化应激指标[超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH)、活性氧(ROS)]炎性因子指标[闭合蛋白、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-18(IL-18)、IL-6]。结果中药辅助组总有效率(94.12%)高于常规西药组(78.43%)(P<0.05);中药辅助组腹痛缓解时间、体温恢复正常时间、血淀粉酶恢复正常时间、肠功能恢复时间均短于常规西药组(P<0.05);与治疗前比较,治疗14 d后两组SOD、ROS水平均升高,MDA、GSH水平均降低,且中药辅助组SOD、MDA、GSH、ROS改善程度大于常规西药组(P<0.05)。与治疗前比较,治疗14 d后两组闭合蛋白水平均升高,TNF-α、IL-18、IL-6水平均降低,且中药辅助组闭合蛋白、TNF-α、IL-18、IL-6水平改善程度大于常规西药组(P<0.05)。结论柴芩承气汤辅助乌司他丁、奥曲肽治疗SAP的疗效确切,可改善SAP患者的临床症状,可减轻机体的氧化应激程度和炎性反应,具有一定的安全性。

关键词：奥曲肽前列地尔胰腺炎

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锌冶炼副产物制备硫化锌吸附剂脱除气态汞的研究

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工程科学学报 2024年第1期46卷 33-43页

作者：阮泽晟王齐涛韩先翔陈志康张志恒王瑞祥张忠堂徐志峰刘志楼江西理工大学材料冶金化学学部赣州341000 赣州市绿色冶金与过程强化工程技术研究中心赣州341000 江西应用技术职业学院赣州341000

基于以废治废的理念,以锌冶炼过程中产生的高硫渣和次氧化锌为原料,通过高温硫化的方式制备金属硫化锌吸附剂,采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析(BET)等方法对不同焙烧温度和焙烧时间下制备的硫... 详细信息

基于以废治废的理念,以锌冶炼过程中产生的高硫渣和次氧化锌为原料,通过高温硫化的方式制备金属硫化锌吸附剂,采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析(BET)等方法对不同焙烧温度和焙烧时间下制备的硫化锌吸附剂进行表征分析,并考察不同烟气温度和烟气成分对吸附剂脱汞性能的影响.实验结果表明:在焙烧温度和保温时间分别达到250℃和60 min后可实现硫化锌吸附剂的成功制备,且表面形成大量的介孔孔洞;制备的ZnS-250℃-90 min具有最佳的吸附性能,在烟气温度150℃以内,对气态单质汞(Hg^(0))的平均吸附效率在99%以上,且对烟气中的O_(2)、SO_(2)和H_(2)O具有较高的抗性;在模拟锌冶炼烟气成分和半穿透条件下,ZnS-250℃-90 min对Hg^(0)的吸附容量可达3.04 mg·g^(-1),优于常规金属硫化物吸附剂;硫化锌吸附剂表面的不饱和短链硫(Sx2-)为Hg^(0)的关键活性位点,其可与烟气中的Hg^(0)反应化学吸附反应,形成稳定的HgS,从而实现烟气中Hg^(0)的净化;采用热脱附和多硫化物浸渍可实现吸附剂的循环再生,五次循环后吸附剂对Hg^(0)的吸附效率保持在98%以上,汞以单质汞的形式得到回收.本研究不仅为锌冶炼行低成本汞污染控制和汞资源化利用提供了基础,也为锌冶炼废弃物再利用提供支撑,促进锌冶炼行业的绿色生产.

关键词：副产物硫化锌吸附烟气脱汞回收利用

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