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变节点余能原理基面力元法单元模型性能研究

应用数学和力学 2024年

作者：王耀胥民尧纵岗侯长超盐城工业职业技术学院建筑工程学院

为了解决疏密单元网格交界面节点位移不协调、求解方程构造复杂及空间可扩展性能差的问题，基于余能原理基面力元法提出了一种可变节点数量及位置的单元模型，并针对任意单元类型建立了一种具有统一形式的显式求解方法。首先，建立了一... 详细信息

为了解决疏密单元网格交界面节点位移不协调、求解方程构造复杂及空间可扩展性能差的问题，基于余能原理基面力元法提出了一种可变节点数量及位置的单元模型，并针对任意单元类型建立了一种具有统一形式的显式求解方法。首先，建立了一种二维可变边中节点单元模型，介绍了边中节点的柔度贡献矩阵及节点位移显式表达式；随后，将该模型扩展到三维层次，建立了一种可变面中节点单元模型，并将节点柔度贡献矩阵及节点位移表达式扩展到三维单元。基于上述模型，建立了平面及空间问题的疏密网格悬挂单元模型，并通过端部承受弯矩荷载、集中荷载及拉伸荷载的悬臂梁算例，论证了平面及空间可变节点单元模型、疏密网格悬挂单元模型的数值精度和适用性。研究表明，基于余能原理基面力元法建立的平面及空间可变节点单元模型具有较高的数值精度；此外，疏密网格之间的交界面无需进行任何处理措施，也无需构造插值函数或约束函数，仅依靠疏密网格交界面共用的边中节点(2D)及面中节点(3D)即可确保疏密网格交界面的节点位移协调；同时，模型和方法独立于单元类型、单元维度、节点数量及分布等因素，具有优异的空间可扩展性能及易于程序化的特点。

关键词：基面力元法变节点单元余能原理悬挂单元模型

氯化镁-氯化铝-EMImBF_(4)/有机醚可充镁电池电解液

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高等学校化学学报 2024年第5期45卷 120-128页

作者：文家新叶俊镠魏鑫杨京东尹雪娇李凌杰重庆工业职业技术学院建筑工程学院重庆401120 湖南科技大学材料科学与工程学院湘潭411201 重庆大学化学化工学院重庆400044

可充镁电池(RMBs)是下一代最具潜力的储能体系之一,电解液对RMBs的性能具有重要影响.本文通过将1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐(EMImBF_(4))添加到MgCl_(2)+AlCl_(3)电解液(MACC)中,构建了一种MACC-EMImBF_(4)/有机醚(MACCE)可充镁电池... 详细信息

可充镁电池(RMBs)是下一代最具潜力的储能体系之一,电解液对RMBs的性能具有重要影响.本文通过将1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐(EMImBF_(4))添加到MgCl_(2)+AlCl_(3)电解液(MACC)中,构建了一种MACC-EMImBF_(4)/有机醚(MACCE)可充镁电池电解液体系;采用循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)、电化学交流阻抗谱(EIS)和恒流充放电曲线(GCD)等方法测试了MACCE电解液的电化学性能及全电池性能;并通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对循环后的电极表面进行了分析.结果表明,EMImBF_(4)的添加有效改善了电解液的性能,MgCl_(2)-AlCl_(3)与EMImBF_(4)的最佳摩尔比为5∶***电解液的离子电导率为3.94 mS/cm,Mg^(2+)沉积-溶出过电位为59 mV,库仑效率达97.5%以上,氧化稳定电位可达2.8 V(***/Mg^(2+))且循环时间超过500 ***电解液在循环过程中可在Mg负极表面形成一层纳米颗粒层,有助于改善循环稳定性.MACCE电解液与正极材料Mo6S8的兼容性好,Mo6S8|MACCE|Mg全电池的放电平均比容量可达64.4mA∙h/g(12.88mA/g,0.1C),100次循环后比容量保持率可达73.2%.

关键词：可充镁电池 MgCl_(2)+AlCl_(3)电解液 1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐电化学性能兼容性

保温型聚氨酯/氢氧化镁复合材料力学性能和燃烧行为的研究

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塑料科技 2024年第5期52卷 104-106页

作者：陈海霞洪学娣唐山工业职业技术学院建筑工程学院河北唐山063000

用钛酸酯偶联剂对氢氧化镁(MH)进行改性,并制备聚氨酯/氢氧化镁(PU/MH)复合材料,研究了复合材料的力学性能和燃烧行为。结果表明:随着MH掺量增加,复合材料的压缩强度逐渐增大,复合材料的抗拉强度和弯曲变形逐渐降低。随着MH掺量增加,复... 详细信息

用钛酸酯偶联剂对氢氧化镁(MH)进行改性,并制备聚氨酯/氢氧化镁(PU/MH)复合材料,研究了复合材料的力学性能和燃烧行为。结果表明:随着MH掺量增加,复合材料的压缩强度逐渐增大,复合材料的抗拉强度和弯曲变形逐渐降低。随着MH掺量增加,复合材料的点燃时间(TTI)和质量残余率(MLR)逐渐增大,总热释放量(THR)、总烟释放量(TSR)、CO生成量和CO_(2)生成量逐渐降低,复合材料的燃烧等级从V-2提高到V-0。MH掺量为30%时,复合材料的力学性能和阻燃性能均较好。4#复合材料的抗压强度比纯PU提高45.0%,抗拉强度和弯曲变形分别降低10.0%和5.3%,燃烧等级从V-2提高到V-0,CO和CO_(2)总生成量分别降低50.0%和22.2%。

关键词：氢氧化镁聚氨酯力学性能燃烧行为

S scheme活性炭负载g-CN/TiO光催化混凝土降解性能分析

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无机盐工业 2024年

作者：张典濮阳职业技术学院建筑工程学院

为了解决抗生素废水污染和室内装修低浓度甲醛污染，采用简易的混合高温煅烧法制备了活性炭负载g-C3N4/TiO2(g-C3N4/TiO2/AC)复合光催化剂。通过XRD、XPS、TEM、UV-vis DRS和PL等技术对复合光催化剂的物相晶型、元素组成、微观形貌、光... 详细信息

为了解决抗生素废水污染和室内装修低浓度甲醛污染，采用简易的混合高温煅烧法制备了活性炭负载g-C3N4/TiO2(g-C3N4/TiO2/AC)复合光催化剂。通过XRD、XPS、TEM、UV-vis DRS和PL等技术对复合光催化剂的物相晶型、元素组成、微观形貌、光谱响应范围和光生载流子重组等进行了表征。S scheme异质结弯曲能带和内电场实现了光生载流子的高效分离，拓宽了光谱吸收范围，有效保留了高活性的·O2-、h+和·OH等活性基团，表现出优异的磺胺甲基噻唑（STZ）降解活性和稳定性，g-C3N4/TiO2/AC投加量为1.0 mg和STZ初始质量浓度为100 mg/L条件下，可见光照射60 min内STZ降解率为98.8%，明显优于g-C3N4和TiO2和TiO2/AC。g-C3N4/TiO2/AC掺杂到环氧树脂涂料中合成了光催化涂料，通过空气喷枪均匀喷涂到混凝土表面得到光催化混凝土，光催化混凝土表现出良好的甲醛降解活性和稳定性，g-C3N4/TiO2/AC负载量为3.0%，甲醛初始质量浓度为1 000 mg/L，可见光照射180 min内甲醛降解率达到了96.3%，有效实现了室内装修低浓度甲醛气体的高效降解。

关键词： g-C N TiO 光催化混凝土 S scheme电荷转移机制抗生素降解室内装修甲醛降解

钢筋锈蚀粘结削弱后轴心受压柱承载能力试验研究

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建筑结构 2024年第6期54卷 78-83页

作者：卢晓峰曹大富王琨呼梦洁扬州工业职业技术学院建筑工程学院扬州225127 扬州大学建筑科学与工程学院扬州225127

通过去除钢筋周围粘结混凝土的方法来模拟钢筋锈蚀后粘结性能下降对柱抗压承载力的影响情况。研究发现:钢筋锈蚀程度对粘结力削弱的轴心受压柱的承载力影响较明显,在钢筋锈蚀不严重时,钢筋与混凝土的应变基本一致,柱破坏时两种材料强度... 详细信息

通过去除钢筋周围粘结混凝土的方法来模拟钢筋锈蚀后粘结性能下降对柱抗压承载力的影响情况。研究发现:钢筋锈蚀程度对粘结力削弱的轴心受压柱的承载力影响较明显,在钢筋锈蚀不严重时,钢筋与混凝土的应变基本一致,柱破坏时两种材料强度能发挥出来;钢筋严重锈蚀时,混凝土应变滞后,柱破坏时混凝土的强度不能充分发挥出来,且钢筋锈蚀根数越多柱承载力下降越快;同时,随着粘结性能下降,柱破坏时裂缝的条数、长度及宽度都有所减少。根据试验研究结果,推导出粘结削弱轴心受压柱混凝土柱承载力计算方法。

关键词：钢筋锈蚀粘结削弱轴心受压承载力

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稻壳灰对地聚合物混凝土收缩开裂性能的影响

材料科学与工程学报 2024年第2期42卷 299-304页

作者：王炳监齐道正周凯陈登盐城工业职业技术学院建筑工程学院江苏盐城224005 苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011

地聚合物混凝土制品的体积收缩严重,影响其在建筑工程中的推广应用。为提高体积安定性,在粉煤灰-矿渣地聚合物混凝土中掺入吸水性较强的稻壳灰颗粒,研究稻壳灰对混凝土强度发展和收缩行为的影响。采用BET氮吸附法和扫描电子显微镜(SEM)... 详细信息

地聚合物混凝土制品的体积收缩严重,影响其在建筑工程中的推广应用。为提高体积安定性,在粉煤灰-矿渣地聚合物混凝土中掺入吸水性较强的稻壳灰颗粒,研究稻壳灰对混凝土强度发展和收缩行为的影响。采用BET氮吸附法和扫描电子显微镜(SEM)表征硬化体的微观结构。结果表明,稻壳灰在地聚合物中的反应活性较高,可有效加速碱激发反应进程,提高地聚合物混凝土的抗压强度,同时可有效改善自收缩和干燥收缩。掺入30%稻壳灰的混凝土的自收缩和干燥收缩分别为56.2μm/m和447.9μm/m,相较于未掺稻壳灰的试样,自收缩和干燥收缩减缩率分别为62.4%和48.0%。干燥的稻壳灰颗粒可吸附液体碱激发剂中的水分,有助于保持基体内的相对湿度。此外,掺入稻壳灰还有助于硬化体结构的致密化,降低毛细孔所占比重,抑制裂纹扩展。

关键词：稻壳灰地聚合物混凝土收缩开裂

基于CAN和REST物联网技术的智能矿山安全检测系统研发

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金属矿山 2024年第3期 215-220页

作者：夏利玲孙翠玲张慧黄春香盐城工业职业技术学院信息与安全学院江苏盐城224005 盐城师范学院信息工程学院江苏盐城224002 盐城工业职业技术学院智能制造学院江苏盐城224005

针对矿井安全生产检测数据传输效率低下和共享性差的特点,综合考虑开发成本与工作环境要求,基于CAN(Controller Area Network)和REST(Representational State Transfer)物联网技术提出了智能矿山安全检测方法,设计了矿山安全检测判别程... 详细信息

针对矿井安全生产检测数据传输效率低下和共享性差的特点,综合考虑开发成本与工作环境要求,基于CAN(Controller Area Network)和REST(Representational State Transfer)物联网技术提出了智能矿山安全检测方法,设计了矿山安全检测判别程序,采用最大熵模型算法开发了数据信息预警程序。结合CAN总线技术,将多传感器信息进行有机融合并进行安全数据检测,将井下传感器设备相关信息经过判断分析后传输至总机。将所提安全检测方法进行了系统开发,并在淮北某矿进行了应用。结果表明:基于CAN和REST物联网技术的安全检测方法能够实现多点测量,并可随机增减检测设备,可实现数据实时传输和共享,有助于实现矿山安全实时检测。

关键词：物联网智能矿山安全检测最大熵模型 CAN总线

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镍渣对粉煤灰基地质聚合物收缩性能的影响

金属矿山 2024年第2期 276-280页

作者：齐道正王炳监陈登李莉盐城工业职业技术学院建筑工程学院江苏盐城224005 苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011

镍渣是镍冶炼过程中排出的工业固废,以镍渣为原料制备地质聚合物,既提高了地质聚合物的绿色环保属性,更有助于促进镍铁合金工业的可持续发展。向粉煤灰基地质聚合物中掺入镍渣,并考察镍渣掺量对硬化体收缩性能的影响。结果表明,镍渣掺量... 详细信息

镍渣是镍冶炼过程中排出的工业固废,以镍渣为原料制备地质聚合物,既提高了地质聚合物的绿色环保属性,更有助于促进镍铁合金工业的可持续发展。向粉煤灰基地质聚合物中掺入镍渣,并考察镍渣掺量对硬化体收缩性能的影响。结果表明,镍渣掺量为25%时不仅提高了地质聚合物的抗压强度,同时有助于降低自收缩和干燥收缩。镍渣反应活性较低,掺入粉煤灰基地质聚合物中会减缓碱激发反应进程,进而降低硬化体自收缩。另一方面,镍渣颗粒在硬化体中发挥微骨料作用,掺入后有助于降低地质聚合物孔隙率,既提高了硬化体的抗压强度,同时抑制干燥过程中的水分蒸发并降低了干燥收缩。

关键词：地质聚合物镍渣收缩抗压强度孔结构

双控制方式下带缆水下机器人轨迹跟踪与水动力响应分析

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船舶力学 2024年第7期28卷 967-980页

作者：陈东军吴家鸣拜永征扬州工业职业技术学院建筑工程学院江苏扬州225127 华南理工大学土木与交通学院广州510640 江苏智仝建设科技有限公司江苏扬州225009

本文首先根据已有的脐带缆运动控制方程,通过引入与工作船和水下机器人连接点处边界条件和速度耦合关系,与水下机器人运动方程一同构成完整的水动力数学模型;其次提出收放脐带缆的前馈-反馈控制方法和调节螺旋桨转速的增量式PID(Proport... 详细信息

本文首先根据已有的脐带缆运动控制方程,通过引入与工作船和水下机器人连接点处边界条件和速度耦合关系,与水下机器人运动方程一同构成完整的水动力数学模型;其次提出收放脐带缆的前馈-反馈控制方法和调节螺旋桨转速的增量式PID(Proportion Integration Differentiation)算法,建立完整的带缆水下机器人系统水动力与控制模型;最后对所提出的模型进行数值模拟实验验证与运动控制操纵下的水动力分析。数值计算结果表明:本文所提出的带缆水下机器人系统水动力与控制模型是有效可靠的,垂向运动控制过程中,水下机器人纵摇角、横摇角和沉深的模拟值与实验值最大误差分别为2°、1°和-50 mm;对于PID算法,调节螺旋桨转速控制水下机器人对给定位置信息的跟踪响应效果,模拟值与实验值相差均不大;轨迹跟踪模拟计算沿水平(X轴)方向和竖直(Z轴)方向最大相对误差分别为10%和15%;水下机器人竖向(沿Z轴)运动主要由调节脐带缆长度的前馈-反馈策略决定,沿水平(X轴)方向的运动主要由调节螺旋桨转速的PID算法控制;机器人水动力载荷受其周围流场变化的影响,而流场的变化主要由机器人运动速度的改变和螺旋桨转速变化二者共同决定。

关键词：运动方程水动力与控制模型带缆水下机器人前馈-反馈控制 PID算法