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SiC基底覆多层石墨烯力学强化性能分子动力学模拟

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物理学报 2024年第10期73卷 372-382页

作者：陈晶晶赵洪坡王葵占慧敏罗泽宇南昌理工学院机电工程学院南昌330044 南昌理工学院计算机信息工程学院南昌330044

微机电系统半导体SiC器件覆多层石墨烯的力学强化性能与塑性变形微观研究,将对提升该器件耐久性服役寿命期和强韧化机制理解起到显著作用.因此,本文基于分子动力学法探讨了石墨烯堆垛类型(AA和AB堆垛)和极端使役温度对其接触力学性能(... 详细信息

微机电系统半导体SiC器件覆多层石墨烯的力学强化性能与塑性变形微观研究,将对提升该器件耐久性服役寿命期和强韧化机制理解起到显著作用.因此,本文基于分子动力学法探讨了石墨烯堆垛类型(AA和AB堆垛)和极端使役温度对其接触力学性能(最大承载荷、硬度、杨氏模量、接触刚度)、微结构演化、接触质量、褶皱形貌、位错总长的影响,解释了SiC基底覆多层石墨烯力学强化的原子尺度机制.研究发现:相同使役温度下,随覆石墨烯层数增加,SiC基底微结构的棱柱形位错环演化中越早发生脆断;石墨烯AB堆垛在最大压深时的C-C键断裂会导致石墨烯优异面内弹性变形丧失,以致其最大承载性呈现断崖式下降.研究表明:SiC基底覆三层石墨烯的力学强化性能是纯SiC的2倍,该强化效应不受石墨烯堆垛类型影响,其力学强化机制主要源于多层石墨烯受载加大会引起石墨烯面内褶皱增大,从而增大界面接触刚度,触发界面接触质量减小所致.使役温度升高,会激发原子振动频率增大,诱导界面接触原子数增多,以致界面接触质量增大,而界面接触刚度随之减弱,最终引起SiC基底覆多层石墨烯力学性能随温度升高呈近似直线下降.此外,SiC基底的亚表层应力集中会诱导基底内的微结构产生滑移与演变;基底覆石墨烯层数增加可有效减小基底亚表层的应力集中分布程度,从而对基底起抗载保护作用.

关键词： SiC 多层石墨烯力学强化分子动力学接触刚度

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建筑外墙钢板涂层的抗冲击性能仿真研究

兵器材料科学与工程 2023年第1期46卷 74-78页

作者：袁璐冷超群南昌理工学院建筑工程学院江西南昌330511

在低碳钢板表面制备镍涂层,制成建筑外墙试样,用爆炸振动模拟冲击试验台测试涂层的抗冲击性能,用有限元软件Ansys/LS-DYNA模拟建筑外墙钢板涂层爆炸冲击过程。结果表明:加入涂层钢板后,距离爆炸点2 m时,建筑外墙试样边缘明显撕裂,钢板... 详细信息

在低碳钢板表面制备镍涂层,制成建筑外墙试样,用爆炸振动模拟冲击试验台测试涂层的抗冲击性能,用有限元软件Ansys/LS-DYNA模拟建筑外墙钢板涂层爆炸冲击过程。结果表明:加入涂层钢板后,距离爆炸点2 m时,建筑外墙试样边缘明显撕裂,钢板变形严重;距离爆炸点20 m时,墙体变形,钢板轻微变形。用不同加速度撞击钢板时,建筑外墙试样撞击挠度均小于1 m,涂层钢板可改善建筑外墙的抗冲击性能。仿真与试验结果一致。

关键词：建筑外墙钢板涂层抗冲击效应爆炸冲击数值撞击挠度数值模拟

碳化硅基底覆多层石墨烯力学强化性能分子动力学模拟

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物理学报 2024年

作者：陈晶晶赵洪坡王葵占慧敏罗泽宇南昌理工学院机电工程学院南昌理工学院计算机信息工程学院

微机电系统半导体碳化硅器件覆多层石墨烯的力学强化性能与塑性变形微观研究将对提升该器件耐久性服役寿命期和强韧化机制理解起到显著作用。因此，本文基于分子动力学法探讨了石墨烯堆垛类型（AA和AB堆垛）和极端使役温度对其接触力学... 详细信息

微机电系统半导体碳化硅器件覆多层石墨烯的力学强化性能与塑性变形微观研究将对提升该器件耐久性服役寿命期和强韧化机制理解起到显著作用。因此，本文基于分子动力学法探讨了石墨烯堆垛类型（AA和AB堆垛）和极端使役温度对其接触力学性能（最大承载荷﹑硬度﹑杨氏模量﹑接触刚度）﹑微结构演化﹑接触质量﹑褶皱形貌﹑位错总长的影响，解释了碳化硅基底覆多层石墨烯力学强化的原子尺度机制。研究发现：相同使役温度下，随覆石墨烯层数增加，碳化硅基底微结构的棱柱形位错环演化中越早发生脆断；石墨烯AB堆垛在最大压深时的碳碳键断裂会导致石墨烯优异面内弹性变形丧失，以致其最大承载性呈现断崖式下降。研究表明：碳化硅基底覆三层石墨烯的力学强化性能是纯碳化硅的2倍，该强化效应不受石墨烯堆垛类型影响，其力学强化机制主要源于多层石墨烯受载加大会引起石墨烯面内褶皱增加，从而增大界面接触刚度，触发界面接触质量减小所致。使役温度升高，会激发原子振动频率增加，诱导界面接触原子数增多，以致界面接触质量增加，而界面接触刚度随之减弱，最终引起碳化硅基底覆多层石墨烯力学性能随温度升高呈近似直线下降。此外，碳化硅基底的亚表层应力集中会诱导基底内的微结构产生滑移与演变；基底覆石墨烯层数增加可有效减小基底亚表层的应力集中分布程度，从而对基底起抗载保护作用。

关键词：碳化硅多层石墨烯力学强化分子动力学接触刚度

一种数值阻尼耗散可控的结构动力方程积分方法

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应用数学和力学 2024年

作者：刘伟童小龙金蓉湖南理工学院土木建筑工程学院湖南理工学院南湖学院

数值耗散是数值积分方法的重要特性，直接影响数值仿真结果的准确性。对于含有虚假高频振动的动力系统，数值耗散能够改善数值仿真结果，但是对于具有真实高频振动的动力系统，数值耗散则会导致计算结果失真。本研究针对结构动力系统的... 详细信息

数值耗散是数值积分方法的重要特性，直接影响数值仿真结果的准确性。对于含有虚假高频振动的动力系统，数值耗散能够改善数值仿真结果，但是对于具有真实高频振动的动力系统，数值耗散则会导致计算结果失真。本研究针对结构动力系统的求解，提出了一种数值耗散可控的两子步隐式数值积分方法。基于理论推导，详细介绍了新积分方法的谱半径、稳定性、振幅衰减和周期延长等数值特性。新隐式积分方法通过算法参数α能够对高频虚假振动数值耗散完全可控，相应的耗散比例为1-α，其中-1≤α≤1。通过单自由度动力系统、高频虚假振动系统和多自由度非线性弹簧质量系统三个典型算例，分别证明了新隐式积分方法在计算精确性、高频数值耗散和非线性求解能力方面的优越性。

关键词：结构动力方程隐式积分方法数值阻尼放大矩阵谱半径

纳米晶CoNiCrFeMn高熵合金力学性能的原子尺度分析

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物理学报 2022年第19期71卷 363-374页

作者：陈晶晶邱小林李柯周丹袁军军南昌理工学院机电工程学院南昌330044 南昌理工学院江西省光电材料重点实验室南昌330044

对纳米晶(单晶、多晶)CoNiCrFeMn高熵合金的力学性能评估有助于理解高熵合金材料物性,更好地服务于核反应堆包壳管、航空发动机、喷气涡轮叶片等国防应用领域发展.本文提出对纳米晶CoNiCrFeMn高熵合金微结构演化与力学性能间的相关性展... 详细信息

对纳米晶(单晶、多晶)CoNiCrFeMn高熵合金的力学性能评估有助于理解高熵合金材料物性,更好地服务于核反应堆包壳管、航空发动机、喷气涡轮叶片等国防应用领域发展.本文提出对纳米晶CoNiCrFeMn高熵合金微结构演化与力学性能间的相关性展开研究.基于纳米压痕法,研究了纳米晶高熵合金和纳米晶镍的变形行为与力学性能,比较了使役温度对纳米晶CoNiCrFeMn高熵合金和纳米晶Ni的力学性能与微结构演化差异.结果表明:单晶高熵合金力学性能(最大承载荷、硬度、杨氏模量、接触刚度)优越于单晶镍主要源于单晶高熵合金外形呈鼓包式结构内的位错滑移与拓展传播受到局限域的阻滞作用.极端低温5 K下的材料力学性能表现最佳,多晶Ni相比单晶Ni的最大承载荷、硬度、杨氏模量、接触刚度降幅分别达28.9%,20.27%,32.61%,36.4%;多晶CoNiCrFeMn高熵合金相比单晶CoNiCrFeMn高熵合金的最大承载荷、硬度、杨氏模量、接触刚度降幅依次达21.74%,23.61%,23.79%,22.90%.此外,多晶高熵合金力学性能相比单晶高熵合金对温度敏感性更强,其力学性能随温度升高近似线性下降.对多晶高熵合金和多晶镍而言,晶界不仅是位错滋生、拓展、繁衍的起源区,更是萌生缺陷、产生裂纹拓展与失效的集中域.受应力驱动晶界边缘的微结构演化和缺陷存在,多晶材料力学性能弱于单晶材料.

关键词： CoNiCrFeMn高熵合金纳米压痕温度响应力学性能分子模拟

超亲水/水下疏油高硅布的制备及其油水分离性能

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应用化学 2023年第3期40卷 449-459页

作者：林楠煜高峰曲江英涂晶晶钟伟军臧云浩东莞理工学院生态环境与建筑工程学院东莞523808

以机械强度高、柔性好和耐热耐酸的高硅布(HSC)为基底,通过一步接枝法和自聚合法对其浸润性给予改性。采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为“双面胶”接枝在其表面:一面利用静电作用沉积纳米SiO_(2)提供表面粗糙度,另一面聚合具有强亲... 详细信息

以机械强度高、柔性好和耐热耐酸的高硅布(HSC)为基底,通过一步接枝法和自聚合法对其浸润性给予改性。采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为“双面胶”接枝在其表面:一面利用静电作用沉积纳米SiO_(2)提供表面粗糙度,另一面聚合具有强亲水性的聚多巴胺(PDA),获得了超亲水/水下疏油高硅布(APTES/SiO_(2)/PDA@HSC)。研究了不同尺寸(50、300和500 nm)的SiO_(2)对油水分离性能的影响,发现随着SiO_(2)尺寸增加,分离效率逐渐降低,其中APTES/50 nm SiO_(2)/PDA@HSC的油水分离性能最好。它的水接触角为0(°),表现出明显的水下疏油性能,对汽油-水混合物分离效率为98%,滤液含油量低至37 mg/L,油水混合物通量为7184 L/(m^(2)·h),10次循环分离效率仍能达到97.4%,对花生油和泵油也有明显的油水分离效果。

关键词：高硅布超亲水/水下疏油 3-氨丙基三乙氧基硅烷聚多巴胺油水分离

模板法构建载金核壳中空复合催化剂及催化氧化苯甲醇

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化工进展 2023年

作者：方嘉声陈铭黄振庭卫昆陈玉兰东莞理工学院生态环境与建筑工程学院

探索纳米Au高效固载机制有助于提高Au纳米粒子负载能力、稳定性及分布位置锚定效果，从而构建高性能催化反应体系。采用氨基功能化聚合物模板法构建mCeO2介孔壳层封装纳米Au活性位的Au@H-mCeO2核壳中空复合催化剂。mCeO2优异的氧溢出性... 详细信息

探索纳米Au高效固载机制有助于提高Au纳米粒子负载能力、稳定性及分布位置锚定效果，从而构建高性能催化反应体系。采用氨基功能化聚合物模板法构建mCeO2介孔壳层封装纳米Au活性位的Au@H-mCeO2核壳中空复合催化剂。mCeO2优异的氧溢出性能及Au与mCeO2增强性协同作用使得该催化剂在无溶剂下苯甲醇选择性催化氧化制得苯甲醛反应中表现出明显优于mTiO2和mSiO2壳层催化剂的催化性能。最佳反应条件下，Au@H-mCeO2催化剂催化氧化苯甲醇转化率为60%，制得的苯甲醛选择性为88%。氨基功能化聚合物模板导向的原位固载Au纳米颗粒与mCeO2介孔氧化物封装构筑的复合过程有助于分散和稳定纳米Au催化活性位，有效抑制其在循环反应和热过滤实验中可能出现的聚集和流失，从而保持较好的催化反应活性和稳定性。

关键词：催化剂核壳结构模板法氧化苯甲醇

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冲击荷载下节段拼装梁的响应与破坏特征研究

中国公路学报 2024年第5期37卷 188-200页

作者：王银辉石宝斌陈闯罗征浙江大学建筑工程学院浙江杭州310000 浙大宁波理工学院土木建筑工程学院浙江宁波315100

由于节段拼装梁在接缝处混凝土和钢筋均不连续,导致其剪切破坏机制更加突出,冲击荷载作用会进一步加剧其破坏向更具局部特征的剪切破坏演变。为了解冲击荷载下节段拼装梁的响应与破坏特征,开展了试验梁落锤冲击试验,并结合LS-DYNA数值... 详细信息

由于节段拼装梁在接缝处混凝土和钢筋均不连续,导致其剪切破坏机制更加突出,冲击荷载作用会进一步加剧其破坏向更具局部特征的剪切破坏演变。为了解冲击荷载下节段拼装梁的响应与破坏特征,开展了试验梁落锤冲击试验,并结合LS-DYNA数值模拟分析,得到冲击荷载作用下梁的裂缝发展、破坏过程、形态等破坏特征,获得梁体变形、支座反力、内力分布等动力响应,揭示了节段长度、冲击能量、冲击作用位置等因素对节段拼装梁的动力响应与破坏特征的影响规律。结果表明:冲击荷载作用下节段拼装梁的局部剪切破坏特征突出,损伤和破坏位置集中于冲击作用点所在节段及接缝,典型破坏形式有斜截面破坏和接缝截面直剪破坏2种,冲击作用点与接缝的相对位置对破坏形式影响显著;混凝土和预应力筋的变形是冲击能量耗散的主要原因,普通钢筋耗能贡献可以忽略;梁体变形在接缝位置呈折线状,位移响应时间比整体梁更长,残余变形小;冲击作用点附近截面剪力峰值达到冲击力峰值的40%左右,较大剪力是导致节段拼装梁在局部形成斜截面破坏和直剪破坏的主要原因。

关键词：桥梁工程冲击破坏特征落锤冲击试验节段预制拼装梁数值模拟

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阶跃函数模拟桥梁断面气动自激力的精度研究

振动工程学报 2023年

作者：吴长青张志田湖南理工学院土木建筑工程学院海南大学土木建筑工程学院

介绍了采用阶跃函数模拟桥梁断面时域气动自激力的方法并对模拟的精度进行了研究。提出了采用现代遗传优化算法进行阶跃函数参数识别的方法。在模拟桥梁断面时域自激力的过程中，首先建立了颤振导数与阶跃函数各参数之间的等量关系，然... 详细信息

介绍了采用阶跃函数模拟桥梁断面时域气动自激力的方法并对模拟的精度进行了研究。提出了采用现代遗传优化算法进行阶跃函数参数识别的方法。在模拟桥梁断面时域自激力的过程中，首先建立了颤振导数与阶跃函数各参数之间的等量关系，然后基于MATLAB平台实现了遗传优化算法并识别了阶跃函数的各个参数，最后根据参数值与上述等量关系反算得到颤振导数的拟合值，并通过对比颤振导数的拟合值与试验值来评估模拟的精度。数值算例表明，遗传优化算法的计算效率很高且不受参数个数与参数取值范围的影响；阶跃函数参数个数对颤振导数拟合精度存在较大的影响；当参数个数较少时，对于较为复杂的颤振导数曲线，拟合精度不高。随着参数个数的增加，拟合精度显著提高。拟合精度直接影响后续时域颤振分析得到的桥梁颤振性能；因此，需要依据颤振导数曲线规律，合理地选取阶跃函数的参数个数，才能建立精度较高的时域自激力模型，进而准确评估桥梁的颤振稳定性能。

关键词：桥梁颤振时域阶跃函数遗传优化