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水凝胶多场耦合计算力学

计算力学学报 2024年第1期41卷 91-100页

作者：杨庆生刘夏粘向川宗婷乔海棣金山唐爱杰北京工业大学工程力学系北京100124

作为一种具有多场耦合特性的智能柔体材料,水凝胶的制备技术、性能表征与结构应用得到迅速发展。本文在分析水凝胶本构理论和结构设计的基础上,提出了水凝胶多场耦合计算力学的基本方法和范式,包括微观粗粒化分子动力学模拟和宏观耦合... 详细信息

作为一种具有多场耦合特性的智能柔体材料,水凝胶的制备技术、性能表征与结构应用得到迅速发展。本文在分析水凝胶本构理论和结构设计的基础上,提出了水凝胶多场耦合计算力学的基本方法和范式,包括微观粗粒化分子动力学模拟和宏观耦合有限元方法等,计算了化学-力学耦合作用下水凝胶材料与结构的变形和应力,给出了多个数值算例与结果比较。研究指出多场耦合计算力学将成为水凝胶材料和结构分析的主要手段,并推动水凝胶等这类智柔材料的性能设计与工程应用。

关键词：水凝胶智能结构多场耦合计算力学多尺度

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Ru/AC和Ru-NPs/AC催化剂对乙炔氢氯化反应催化活性的比较

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高校化学工程学报 2024年第4期38卷 578-585页

作者：徐达王赛赛马腾云万立祺赵佳蔡海婷李小年浙江工业大学化学工程学院浙江杭州310014

针对乙炔氢氯化反应无汞催化剂的开发,Ru基催化剂是最具工业潜力的催化剂之一。结合表面积分析仪(BET)、程序升温还原(TPR)、透射电镜(TEM)和程序升温脱附(TPD),以及动力学实验探究了导致Ru/AC(AC为活性炭)和高温H_(2)处理后Ru-NPs/AC... 详细信息

针对乙炔氢氯化反应无汞催化剂的开发,Ru基催化剂是最具工业潜力的催化剂之一。结合表面积分析仪(BET)、程序升温还原(TPR)、透射电镜(TEM)和程序升温脱附(TPD),以及动力学实验探究了导致Ru/AC(AC为活性炭)和高温H_(2)处理后Ru-NPs/AC催化性能差异的原因。在排除内、外扩散的条件下,通过动力学实验判断了反应级数,初步推测了基元反应步骤和决速步骤。结果表明,Ru-NPs/AC相对于Ru/AC总反应速率更低,表观活化能更高,这是由于高温H_(2)处理后活性组分的分散度降低、Ru物种被还原,并且导致活性中心对C_(2)H_(2)的吸附性能降低。

关键词：乙炔氢氯化 Ru基催化剂反应级数表观活化能活性中心

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苯胺和甲苯二胺本质安全合成技术研究进展

化学工业与工程 2024年第2期41卷 35-46页

作者：丁晓墅任小亮刘伟郭力铭王淑芳赵新强王延吉河北工业大学化工学院

针对目前硝基苯、二硝基甲苯催化加氢生产苯胺、甲苯二胺工艺存在的安全隐患和催化剂金属原子利用率低等问题，基于原子尺度金属催化剂和液相有机氢载体构建具有本质安全、环境友好及贵金属减量化等特征的硝基苯、二硝基甲苯催化加氢反... 详细信息

针对目前硝基苯、二硝基甲苯催化加氢生产苯胺、甲苯二胺工艺存在的安全隐患和催化剂金属原子利用率低等问题，基于原子尺度金属催化剂和液相有机氢载体构建具有本质安全、环境友好及贵金属减量化等特征的硝基苯、二硝基甲苯催化加氢反应体系。介绍了不锈钢基单原子铂金属催化剂制备方法及在硝基苯加氢反应中的应用，异丙醇为氢源的二硝基甲苯加氢-异丙醇脱氢耦合液相反应催化剂及合成甲苯二胺反应性能，活性金属烧结膜反应器及液相微连续流催化加氢合成苯胺、甲苯二胺反应性能，以及锆基材质上纳米管(坑)阵列铂催化剂制备及合成甲苯二胺反应性能等方面的研究结果；为苯胺、甲苯二胺的绿色安全生产提供了基础。

关键词：原子尺度金属催化剂甲苯二胺异丙醇微连续流本质安全

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丙烯酰胺对丙烯酸系高吸水树脂耐盐性的影响

高分子材料科学与工程 2024年第6期40卷 25-32页

作者：胡穎兰冉瑾崔鹏郝文涛窦焰姚路路合肥工业大学化学与化工学院安徽合肥230009

采用水溶液法制备了聚丙烯酸/丙烯酸钠-丙烯酰胺共聚高吸水树脂(P(AA/AAS-co-AM)),通过元素分析、流变仪、差示扫描量热仪等表征手段,测定并计算了树脂电荷密度、交联密度和亲水性,结合Flory吸水理论,研究了微观结构与树脂耐盐性之间的... 详细信息

采用水溶液法制备了聚丙烯酸/丙烯酸钠-丙烯酰胺共聚高吸水树脂(P(AA/AAS-co-AM)),通过元素分析、流变仪、差示扫描量热仪等表征手段,测定并计算了树脂电荷密度、交联密度和亲水性,结合Flory吸水理论,研究了微观结构与树脂耐盐性之间的关系,探讨了丙烯酰胺对丙烯酸系高吸水树脂耐盐性的影响。结果发现,丙烯酸和丙烯酰胺质量比(m(AA):m(AM))从10:0增加到8:2、0.9%NaCl溶液中的溶胀率由52.00 g/g提高到78.86 g/g,其主要原因是亲水性提高;m(AA):m(AM)从8:2增加到6:4、溶胀率由78.86 g/g下降到34.35 g/g,主要原因是电荷密度的下降和交联密度的提高。

关键词：丙烯酰胺电荷密度交联密度亲水性 Flory吸水理论耐盐性

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量子博弈——“PQ”问题

物理学报 2024年第3期73卷 82-88页

作者：杨晓堃李维黄永畅北京工业大学理论物理研究所北京100022

研究了量子博弈中的“PQ”问题,重点探讨了参与者策略制定、收益分配和量子效应对博弈结果的影响.首先回顾了量子博弈理论的发展,并对经典博弈与量子博弈进行了对比,详细定义了参与者和策略空间,并利用收益矩阵和量子操作符进行了建模.... 详细信息

研究了量子博弈中的“PQ”问题,重点探讨了参与者策略制定、收益分配和量子效应对博弈结果的影响.首先回顾了量子博弈理论的发展,并对经典博弈与量子博弈进行了对比,详细定义了参与者和策略空间,并利用收益矩阵和量子操作符进行了建模.为解决“PQ”问题,提出了量子策略选择和优化算法,并设计了针对该问题的量子算法.在实际应用和案例研究方面,通过评述经典双人博弈——“PQ翻硬币”问题,表明当其中一个参与人采用量子策略时,他可以打败他的经典对手,获得更高的收益.通过量化手段,把整个“PQ”问题放在一个更为普遍和公平的条件下,对其推广并从多个方面和角度再次对其进行研究.同时,给出了“不完全公平博弈”和“完全公平博弈”的定义,对量子硬币翻转博弈(Meyer 1999 ***.821052)进行了修改,使博弈公平,并研究了量子硬币翻转的多轮版本.最后对“PQ”问题的局限性与扩展性进行了讨论,并展望了量子博弈研究的未来发展方向.

关键词：量子博弈经典博弈量子计算 “PQ”问题

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超高温陶瓷复合材料研究进展

无机材料学报 2024年第6期39卷 571-590页

作者：张幸红王义铭程源董顺胡平哈尔滨工业大学航天学院复合材料与结构研究所哈尔滨150001

随着高速飞行器朝着更宽空域、更长时间和更高速度的方向发展,对飞行器的鼻锥、前缘和发动机燃烧室等关键结构的热防护性能提出了更加严苛的要求,发展在极端环境下使用的高性能热防护材料是当前的研究重点。超高温陶瓷复合材料具有优异... 详细信息

随着高速飞行器朝着更宽空域、更长时间和更高速度的方向发展,对飞行器的鼻锥、前缘和发动机燃烧室等关键结构的热防护性能提出了更加严苛的要求,发展在极端环境下使用的高性能热防护材料是当前的研究重点。超高温陶瓷复合材料具有优异的抗氧化烧蚀性能,是一类极具应用潜力的非烧蚀型热防护材料。然而,本征脆性问题限制了超高温陶瓷复合材料的工程化应用,需通过组分结构调控对其进行强韧化。同时,飞行器有效载荷提升也对超高温陶瓷复合材料提出了轻量化的要求。本文系统概述了超高温陶瓷复合材料近年来取得的主要研究进展,包括压力烧结、泥浆浸渍、前驱体浸渍裂解、反应熔渗、化学气相渗透/沉积与“固-液”组合工艺等制备方法,颗粒、晶须、软相物质、短切纤维和连续纤维等强韧化方法及其机制,抗氧化烧蚀性能与机理,以及轻量化设计等。讨论了超高温陶瓷复合材料组分、微结构和性能之间的关系,并指出了超高温陶瓷复合材料目前存在的挑战以及未来的发展趋势。

关键词：超高温陶瓷复合材料强韧化抗氧化烧蚀轻量化综述

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基于PRSEUS结构的翼身融合民机中央机体球亏面框优化设计方法

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航空学报 2024年第12期45卷 115-133页

作者：张永杰周静飘石磊李栋张彬乾西北工业大学民航学院西安710072 西北工业大学航空学院西安710072

翼身融合(BWB)是一种非常规亚声速运输机布局形式。针对该布局下民机后压力框的设计问题,基于美国国家航空航天局(NASA)提出的拉挤杆缝合一体化(PRSEUS)结构,开展了中央机体球亏面框优化设计工作。分别建立了某型BWB民机铝合金平面框、P... 详细信息

翼身融合(BWB)是一种非常规亚声速运输机布局形式。针对该布局下民机后压力框的设计问题,基于美国国家航空航天局(NASA)提出的拉挤杆缝合一体化(PRSEUS)结构,开展了中央机体球亏面框优化设计工作。分别建立了某型BWB民机铝合金平面框、PRSEUS球亏面框有限元模型,数值模拟结果显示,PRSEUS球亏面框具有更好的承载性能、更低的结构重量。在此基础上,进一步对PRSEUS球亏面框开展敏度分析,对其静强度、稳定性的影响参数进行了梳理,对影响规律进行了归纳。通过分析关键参数在协同优化过程中的影响,筛选得到了一种基于代理模型的协同优化策略,该协同优化策略适用性强、优化效率高。利用该协同优化方法,对PRSEUS球亏面框的尺寸参数进行了优化。通过对优化结果的最优性分析,获得了兼顾静强度、稳定性的优化方案,优化后的PRSEUS球亏面框重量减轻了10.6%。设计的PRSEUS球亏面框承载效率高、稳定性能好,可为相关领域设计与研究人员提供参考。

关键词：翼身融合民机后压力框 PRSEUS结构代理模型协同优化

超高温氧化物陶瓷激光增材制造及组织性能调控研究进展

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无机材料学报 2024年第7期39卷 741-753页

作者：陈乾苏海军姜浩申仲琳余明辉张卓西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072 西北工业大学深圳研究院深圳518057

氧化物陶瓷具有高硬度、高强度以及优异的抗氧化和抗腐蚀性能,是高性能发动机极端高温、燃气腐蚀、氧化服役环境用重要的候选高温结构材料,在航空航天用高端装备领域具有广阔的应用前景。与传统陶瓷制备技术相比,激光增材制造技术能够... 详细信息

氧化物陶瓷具有高硬度、高强度以及优异的抗氧化和抗腐蚀性能,是高性能发动机极端高温、燃气腐蚀、氧化服役环境用重要的候选高温结构材料,在航空航天用高端装备领域具有广阔的应用前景。与传统陶瓷制备技术相比,激光增材制造技术能够一步实现从原材料粉末到高性能结构件的一体化高致密成型,具有柔性度好、成型效率高的特点,可以快速制备高性能、高精度、大尺寸复杂结构部件。近年来,基于液固相变发展的熔体生长氧化物陶瓷激光增材制造技术已成为高温结构材料制备技术领域的前沿研究热点之一。本文首先概述了激光增材制造技术的基本原理,着重介绍了选区激光熔化与激光定向能量沉积两种典型激光增材制造技术的工艺特点。在此基础上,重点阐述了利用激光增材制造技术制备不同氧化物陶瓷的组织特征及工艺参数对微观组织的影响规律,并总结比较了不同体系氧化物陶瓷力学性能的差异。最后,对该领域存在的问题进行了梳理和分析,并对未来的发展趋势进行了展望。

关键词：超高温氧化物陶瓷激光增材制造选区激光熔化激光定向能量沉积组织调控综述

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钢管混凝土柱-钢连梁耗能墙设计方法及抗震性能试验

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 24-37页

作者：兰炳稷何浩祥陈易飞吴山程时涛北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点试验室北京100124

针对多高层钢框架结构中的钢筋混凝土抗侧力墙体在地震作用下损伤集中、材料利用率低、延性及耗能效果均不理想的问题,提出一种钢管混凝土柱-钢连梁耗能墙,并优选出强柱弱梁型墙体与强梁弱柱型墙体两种墙体构造形式,推导了两类墙体的构... 详细信息

针对多高层钢框架结构中的钢筋混凝土抗侧力墙体在地震作用下损伤集中、材料利用率低、延性及耗能效果均不理想的问题,提出一种钢管混凝土柱-钢连梁耗能墙,并优选出强柱弱梁型墙体与强梁弱柱型墙体两种墙体构造形式,推导了两类墙体的构造条件与关键性能参数理论计算方法,通过试验与有限元模拟相结合的方式对比了两类墙体的抗震性能,同时对提出的设计和性能参数计算理论开展验证。研究结果表明:强柱弱梁型墙体可以实现分布式均匀耗能,其等效黏滞阻尼比系数峰值大于0.3,位移延性系数大于8,其抗震性能显著优于强梁弱柱型墙体的;所提出的墙体设计原则及关键性能参数计算方法具备良好的有效性和准确性。

关键词：耗能墙耗能机制拟静力试验设计方法有限元模拟