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20cm口径离子推力器栅极组件结构性能分析

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推进技术 2016年第3期37卷 585-592页

作者：孙明明刘永明王亮兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室甘肃兰州730000

为了对20cm口径离子推力器栅极组件开展结构性能模拟分析,通过材料力学分析方法对栅极组件进行结构等效处理并进行验证,利用ANSYS有限元软件得到推力器的模态分析结果和栅极组件的模态振型,并开展基频扫描试验验证模态分析结果的正确性... 详细信息

为了对20cm口径离子推力器栅极组件开展结构性能模拟分析,通过材料力学分析方法对栅极组件进行结构等效处理并进行验证,利用ANSYS有限元软件得到推力器的模态分析结果和栅极组件的模态振型,并开展基频扫描试验验证模态分析结果的正确性,最后模拟了推力器在1600g冲击载荷作用时,栅极组件的应力分布和形变结果。结果显示：将栅极组件等效为拱高不变且无孔的结构后,屏栅等效弹性模量为20.79GPa,加速栅等效弹性模量为89.43GPa;栅极组件表面的螺栓预应力大约在20~33MPa范围之间;模态分析结果显示,大于320Hz的振动频率时,栅极组件会出现较大的结构变化;通过10~1000Hz的基频扫描试验得到推力器基频在168Hz,分析结果（185.23Hz）相比误差约10%;1600g的冲击载荷作用下,栅极组件边缘处最大形变达到约0.27mm,且表面边缘处的应力相对中心处较大,更容易发生破裂。

关键词：离子推力器栅极组件力学性能结构形变

调节套筒节流孔倒角对高旁阀流场及结构的影响

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排灌机械工程学报 2024年第6期42卷 583-590页

作者：张啸刘栋杨嵩张天泽鲍南宇江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013 苏州阀医生流体控制技术有限公司江苏苏州215000

为了研究高旁阀内部流场和结构可靠性受调节套筒节流孔倒角深度和角度的影响,开展了高旁阀内部流场的数值计算和单向热-流-固耦合分析.通过分析倒角前阀门内的流场得出以下结论:节流后蒸汽会形成激波和一系列激波串并消失于二级节流筒... 详细信息

为了研究高旁阀内部流场和结构可靠性受调节套筒节流孔倒角深度和角度的影响,开展了高旁阀内部流场的数值计算和单向热-流-固耦合分析.通过分析倒角前阀门内的流场得出以下结论:节流后蒸汽会形成激波和一系列激波串并消失于二级节流筒底盖板处,环形调节套筒密封面处出现应力集中现象,密封面内外较大的压差是造成密封面发生形变的主要原因.以降低调节套筒密封面形变量为目标,研究了调节套筒节流孔倒角的角度和深度对流场和密封面形变量的影响,结果表明:在研究选取的全范围内,倒角角度和深度的增加均能降低调节套筒密封面处的压差和形变量,当倒角角度为72.5°时,调节套筒两侧的形变量降幅分别为17.06%和15.72%,研究结果可为进一步优化阀门流动特性,降低阀门结构形变量提供依据.

关键词：高旁阀数值模拟热-流-固耦合结构形变

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负泊松比结构纺织材料的研究进展

现代纺织技术 2024年

作者：杨瑞华华昱竹江南大学纺织科学与工程学院

负泊松比结构的纺织材料因其独特的力学性能，展现出良好的抗剪切性、能量吸收性和断裂韧性，因此在防护、传感以及医疗领域具有潜在的应用价值。系统讨论了国内外负泊松比结构纺织材料的研究成果，并阐述了其最新进展。首先介绍了几种... 详细信息

负泊松比结构的纺织材料因其独特的力学性能，展现出良好的抗剪切性、能量吸收性和断裂韧性，因此在防护、传感以及医疗领域具有潜在的应用价值。系统讨论了国内外负泊松比结构纺织材料的研究成果，并阐述了其最新进展。首先介绍了几种常见的负泊松比结构类型，并说明了这些结构如何在纺织材料中通过形变来产生拉胀效果；其次系统概述了负泊松比结构分别在一维、二维和三维纺织材料中的应用以及纺织品结构参数对负泊松比效果的影响；然后归纳整理了负泊松比结构纺织材料在不同领域的应用；最后针对负泊松比结构纺织材料在研究中面临的问题和发展方向进行总结与展望，为推动负泊松比结构纺织材料的进一步发展提供参考意见。

关键词：负泊松比结构纺织材料负泊松比结构材料拉胀效应结构形变

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上海地铁盾构隧道病害影响因素及特征分析

现代隧道技术 2018年第A2期55卷 922-929页

作者：邵华王蓉上海地铁维护保障有限公司上海200070 同济大学地下建筑与工程系上海200092 上海勘察设计研究院(集团)有限公司上海200093

文章以上海运营地铁盾构隧道结构维护工作为研究背景,分析了导致盾构隧道病害的影响因素,统计了地铁盾构隧道各类型病害占比,并对隧道病害特征进行了分析。结果表明,上海地铁盾构隧道渗漏水病害相对较多,占比接近60%,结构损伤病害占比为... 详细信息

文章以上海运营地铁盾构隧道结构维护工作为研究背景,分析了导致盾构隧道病害的影响因素,统计了地铁盾构隧道各类型病害占比,并对隧道病害特征进行了分析。结果表明,上海地铁盾构隧道渗漏水病害相对较多,占比接近60%,结构损伤病害占比为33%,且较多表现为管片角部细裂缝或破损。

关键词：地铁盾构隧道渗漏水结构损伤结构形变

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基于胶原异三聚体的成骨不全症机理研究

华东师范大学学报（自然科学版） 2023年第6期 108-118页

作者：强书敏吕成许菲江南大学生物工程学院江苏无锡214122

胶原蛋白是细胞外基质的主要成分,由3条链缠绕构成三螺旋.在28种天然胶原中占比最大的是Ⅰ型胶原蛋白,它是由两条a1链与一条a2链构成的异三聚体,a1或a2链中甘氨酸单点突变会导致成骨不全症.基于更接近天然胶原的异三聚体模型(abc),3条... 详细信息

胶原蛋白是细胞外基质的主要成分,由3条链缠绕构成三螺旋.在28种天然胶原中占比最大的是Ⅰ型胶原蛋白,它是由两条a1链与一条a2链构成的异三聚体,a1或a2链中甘氨酸单点突变会导致成骨不全症.基于更接近天然胶原的异三聚体模型(abc),3条链中分别引入Gly→Ala,构建7种突变体.差示扫描量热结果表明,单点突变体的熔融温度(Tm)值降低15℃,双点及三点突变体未形成三螺旋结构.利用梯阶模型分析分子动力学模拟轨迹,突变点附近梯阶参数值发生变化,表明三螺旋结构局部解折叠.引入弹性函数量化胶原结构变化程度,发现氢键能量与结构形变分数具有高关联性(R2=0.76),表明突变不仅破坏了氢键作用力,也导致了分子的弯曲与运动状态的变化.结合计算与实验,解析了甘氨酸突变对胶原整体结构与运动模式的影响,为进一步揭示甘氨酸突变的致病机理提供了理论基础.

关键词：胶原蛋白异三聚体梯阶模型结构形变成骨不全症

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基于氟化钙光学谐振腔的声传感机理研究

传感器与微系统 2022年第7期41卷 9-12,28页

作者：邢恩博邢彤戎佳敏唐军中北大学仪器与电子学院山西太原030051

氟化钙回音壁模式谐振腔的光学品质因子实验上已经突破10^(11),同时能够实现高稳定棱镜耦合集成,因此,在非接触式的超高灵敏度声学传感方面具有重要的应用潜力。然而,对于高杨氏模量氟化钙晶体材料,外界声学扰动的机理尚不明确。基于氟... 详细信息

氟化钙回音壁模式谐振腔的光学品质因子实验上已经突破10^(11),同时能够实现高稳定棱镜耦合集成,因此,在非接触式的超高灵敏度声学传感方面具有重要的应用潜力。然而,对于高杨氏模量氟化钙晶体材料,外界声学扰动的机理尚不明确。基于氟化钙晶体盘型谐振腔结构,对外界声学扰动的影响机理进行研究。当外界声压作用于谐振腔时,从空气密度引起的折射率变化、弹光效应诱导有效折射率改变和谐振腔结构形变三个方面开展了研究。计算结果表明:声压导致的谐振腔结构形变影响最为明显,以实验室器件为参考,达到了1.196×10^(-10)Pa^(-1),对应的谐振峰波长响应为4.63×10^(-7)nm/Pa。谐振腔厚度及支撑结构的优化能够提升一个数量级以上,灵敏度可以较容易突破1 V/Pa。

关键词：回音壁模式谐振腔氟化钙晶体高灵敏度声传感机理弹光效应结构形变

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金属Ni原子对石墨烯生长结构的影响

原子与分子物理学报 2023年第4期40卷 91-96页

作者：张海燕曹程雅施鹏崔娟娟扬州大学广陵学院扬州225000 扬州大学物理科学与技术学院扬州225002

基于Material Studio软件平台,利用分子动力学方法,对Ni原子与石墨烯层状结构相互作用和晶体结构变化过程进行模拟分析,得到如下结论:低浓度Ni原子会吸附在石墨烯表面层沿边缘生长,活性从中心向边缘逐渐降低,高浓度的Ni原子会溶解到内... 详细信息

基于Material Studio软件平台,利用分子动力学方法,对Ni原子与石墨烯层状结构相互作用和晶体结构变化过程进行模拟分析,得到如下结论:低浓度Ni原子会吸附在石墨烯表面层沿边缘生长,活性从中心向边缘逐渐降低,高浓度的Ni原子会溶解到内层石墨烯中.当石墨烯层数增加,附着在表层石墨烯的Ni原子生长排列范围扩大,且在石墨烯表面形成的点阵排列被破坏,附着在内层石墨烯的Ni原子比表层石墨烯Ni原子排列更散乱,同时石墨烯生长结构逐渐出现弯曲;随着层数增多和Ni原子浓度增加,石墨烯的拉伸强度也随之增加,石墨烯生长缺陷的偏转角度也随之增大.通过计算以上结构的径向分布函数(RDF),验证了石墨烯长程有序到短程有序的结构变化过程.

关键词：石墨烯结构形变分子动力学模拟长程有序短程有序

表面修饰对g-C3N4材料的结构、电子性质和光催化性能的调控

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表面修饰对g-C3N4材料的结构、电子性质和光催化性能的调控

作者：马晓娟山东大学

学位级别：硕士

当今世界,能源短缺和环境污染是人类面临的两大全球性危机。人们正在加紧寻找各种有效的应对措施。光催化技术不仅能利用太阳能实现分解水产氢,还能有效地光降解有机污染物,被认为是解决能源短缺和环境污染的重要途径之一。经过四十多... 详细信息

当今世界,能源短缺和环境污染是人类面临的两大全球性危机。人们正在加紧寻找各种有效的应对措施。光催化技术不仅能利用太阳能实现分解水产氢,还能有效地光降解有机污染物,被认为是解决能源短缺和环境污染的重要途径之一。经过四十多年的发展,人们在光催化领域已经取得了很多成就,然而,目前光催化效率仍然不能满足规模化应用的需要,为此采取了很多改进措施。除了利用各种方法修饰调控传统半导体材料提高其活性外,寻找具有优异性能的新型光催化材料是另一重要途径。g-CN作为一种新型的半导体光催化材料,由于其具有稳定性高、成本低廉、无毒、吸收可见光等优点,迅速成为光催化领域的热点材料。不过,目前纯净g-CN的实际光催化效率并不高,主要原因有:电子-空穴的复合率太高、比表面不够大、活性位点少等等。为此实验上采用了多种改性方案,如优化制备原料及工艺、材料结构纳米化、化学掺杂以及物理吸附等等,也的确取得了很多成就。然而,一些实验现象的机理还并不清楚,加上g-CN本身的一些性能还存在争议,这需要人们对其进行更深入的研究。本文中,我们利用第一性原理计算方法对两种吸附构型g-CN基光催化材料的结构稳定性与电子性质进行了分析。以下为本论文的主要内容:第一章介绍了光催化技术的研究背景和新型光催化材料g-CN的背景知识和研究进展第二章介绍了密度泛函理论(DFT)的基础知识及本文中用到的第一性原理计算软件包第三章从理论上分析了吸附C60后g-CN光催化降解有机物活性增强的原因。通过构建多种可能的吸附模型,系统地研究了 C60吸附对g-CN的几何结构、稳定性以及电子性质的作用和影响。结果表明吸附使g-CN产生大的结构形变,这一结构形变对改善体系的光催化性能具有重要作用。形变后的g-CN结构更稳定,光吸收增强,带边下移使得光氧化能力增强。此外,我们还定性地分析了形变程度与能量、光吸收以及带边的变化关系。对实验现象给出了一种新的解释。第四章研究了单个Pt原子吸附对g-CN体系的几何结构和电子性质的影响。结果表明,Pt原子吸附在一定程度上能减小光生载流子的复合,Pt可以作为一个氧化反应的活性位点,促进反应的发生。Pt与g-CN间的化学吸附不仅使得体系的光吸收明显增强,还有效地扩大了光吸收范围,这些均有助于提高太阳光的利用率。第五章总结概括本论文的研究内容,并对今后g-CN基光催化材料的发展进行了展望。

关键词： g-C3N4 光催化吸附结构形变密度泛函理论

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深海液压阀用电磁铁设计及特性研究

深海液压阀用电磁铁设计及特性研究

作者：徐艺玮兰州理工大学

学位级别：硕士

随着深海领域资源开发需求的不断增长和控制权争夺的不断升级,深海液压装备的研发愈发成为关注的焦点。液压阀是深海装备的关键元器件之一,其性能的好坏直接影响系统的正常运行。深海液压阀中的电磁铁具有结构简单、低泄漏、密封性好和... 详细信息

随着深海领域资源开发需求的不断增长和控制权争夺的不断升级,深海液压装备的研发愈发成为关注的焦点。液压阀是深海装备的关键元器件之一,其性能的好坏直接影响系统的正常运行。深海液压阀中的电磁铁具有结构简单、低泄漏、密封性好和可靠性高等优点,是保证液压阀高性能工作的核心控制元件。国内对深海工况液压阀用电磁铁的研究开展较晚,且市面上的电磁铁电磁性能差、可靠性低,大多依赖进口。并且由于传统液压阀用电磁铁耐压性低,若置于深海环境极易出现电磁力减小、高压形变引起内部衔铁卡滞等问题,导致深海液压阀无法工作,因此对深海阀用电磁铁的电磁、温升、耐压特性的要求越来越高。本文设计一款深海液压阀用直流开关电磁铁,主要工作如下:(1)调研了国内外电磁铁的结构和性能、知名品牌电磁铁的特性、以及相关技术研究现状,根据深海液压阀用电磁铁的性能要求进行电磁铁的设计,要求电磁初始力为120N,工作行程为2.5mm,满足电磁线圈不超过85℃的温升要求并提高耐压和密封性能。在此要求下对电磁铁参数进行了尺寸计算,依据基尔霍夫和电磁场理论对所设计的电磁铁结构进行了电磁场分析,最后从环境压力补偿、电磁铁结构创新和密封材料方面对深海液压阀用电磁铁进行了耐压和密封设计。(2)利用Maxwell对电磁铁的静态和动态特性进行有限元仿真,探究了工作气隙、衔铁、电磁线圈、静铁芯和电压等参数的变化对电磁铁电磁线闭合、电磁感应强度分布和电磁力-行程特性的影响,得到电磁力和衔铁运动速度随时间变化的动态特性曲线,并运用正交试验法对三种参数进行了主次参数的优化。优化后的电磁铁电磁初始力为128N,工作行程内的电磁保持力大于40N,满足电磁特性要求。(3)在磁仿真基础上,通过Ansys Workbench对深海液压阀用电磁铁进行了磁热固耦合仿真,探究了线圈的温升、热应力及深海高压对电磁铁结构变形的影响。结果得到电磁线圈温升呈中间高两边低的规律,且随着海深增加,海水低温帮助电磁铁散热使得线圈温升降低。得到了衔铁套筒和线圈骨架随海深和材料不同产生的应力应变变化规律,对套筒与衔铁之间的径向间隙和线圈骨架产生的变形进行电磁仿真后,得到电磁初始力和电磁保持力分别降低5.25%和4.61%,符合深海工况电磁铁性能要求。(4)以电磁铁的最小体积为目标,利用Matlab进行了深海液压阀用电磁铁的体积优化,优化后的体积较之前减少14.6%,耐压性更好。按照优化后的参数加工了电磁铁样机,设计并搭建了测试电磁铁静态和动态特性的试验台,分别进行了电磁铁静态、动态和线圈温升试验,与仿真结果进行对比,且温升后的电磁铁电磁特性未有明显降低,为之后的电磁铁样机升级和国产量产化作理论参考。

关键词：深海阀用电磁铁电磁特性线圈温升结构形变