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基于第一性原理高价元素Mo稳定层状富锂锰基材料的氧框架机制

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高等学校化学学报 2024年第5期45卷 110-119页

作者：张硕赵刘洋黄昊吴爱民李爱魁大连理工大学材料科学与工程学院大连116024 大连理工大学电气工程学院大连116024

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算探究了高价元素Mo取代Mn稳定层状富锂锰基材料氧离子框架机制.Mo掺杂将体积变化率从‒2.95%降至‒0.53%,改善了锂化前后的晶格畸变.空位形成能及巴德电荷分析结果表明,7种氧空位形成能均明显提升,且... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算探究了高价元素Mo取代Mn稳定层状富锂锰基材料氧离子框架机制.Mo掺杂将体积变化率从‒2.95%降至‒0.53%,改善了锂化前后的晶格畸变.空位形成能及巴德电荷分析结果表明,7种氧空位形成能均明显提升,且第一配位氧平均巴德电荷从1.13 e升至1.18 e,抑制了不稳定氧析出;锂化前后氧原子巴德电荷改变量从0.51 e降至0.11 e,表明循环前后的体系均具有良好的氧框架稳定性.通过差分电荷密度计算,发现Mo能够在Li去除后提供电荷补偿,而且Mo掺杂后锂离子迁移速率得到了提升,最低势垒从0.55 eV降至0.42 eV.为高价元素掺杂锂离子电池正极材料奠定了坚实的理论依据.

关键词：锂离子电池富锂正极材料电子性质晶格氧密度泛函理论

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正十六烷引燃甲烷预混合气可视化实验研究

哈尔滨工程大学学报 2024年第2期45卷 284-290页

作者：崔泽川张晓磊银硕郁晓健田江平隆武强大连理工大学内燃机研究所辽宁大连116024

为探究环境温度、甲烷预混时间以及引燃燃料喷射压力对正十六烷引燃甲烷预混合气着火及火焰传播特性的影响,本文利用高速摄影技术及阴影拍摄方法,基于定容光学测试系统进行了可视化实验。研究结果表明:提高环境温度,引燃燃料滞燃期缩短... 详细信息

为探究环境温度、甲烷预混时间以及引燃燃料喷射压力对正十六烷引燃甲烷预混合气着火及火焰传播特性的影响,本文利用高速摄影技术及阴影拍摄方法,基于定容光学测试系统进行了可视化实验。研究结果表明:提高环境温度,引燃燃料滞燃期缩短,火焰发展速率增加并出现主燃区外预混合气局部着火;预混时间较短时,燃烧产生的碳烟较多,火焰发展速率随混合时间的增加而减小,当预混时间较长时,火焰发展速率趋于稳定;提高引燃燃料喷射压力,引燃燃料喷雾贯穿距离增大,滞燃期缩短,起始着火点位置发生变化,火焰发展速率增加。

关键词：双燃料甲烷引燃喷射预混燃烧燃烧特性阴影法可视化定容弹

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珊瑚砂抗剪强度及颗粒破碎影响因素试验研究

大连理工大学学报 2024年第4期 384-392页

作者：娄昕骐刘文化李吴刚大连理工大学岩土工程研究所江南大学环境与土木工程学院

珊瑚砂质脆易破碎，其力学与变形特性有别于石英砂.为研究粒径、预压缩对珊瑚砂抗剪强度及颗粒破碎的影响，对珊瑚砂试样进行了侧限压缩试验与三轴剪切试验.同时探讨了珊瑚砂-石英砂混合物在三轴剪切状态下的力学和变形特性.结果表明，... 详细信息

珊瑚砂质脆易破碎，其力学与变形特性有别于石英砂.为研究粒径、预压缩对珊瑚砂抗剪强度及颗粒破碎的影响，对珊瑚砂试样进行了侧限压缩试验与三轴剪切试验.同时探讨了珊瑚砂-石英砂混合物在三轴剪切状态下的力学和变形特性.结果表明，破碎后的珊瑚砂颗粒主要集中在较原粒径小一级的粒径中；初始粒径越小，颗粒团簇现象越明显；粒径对颗粒破碎影响较大，大于1 mm粒径的珊瑚砂颗粒破碎尤为明显；破碎后的珊瑚砂颗粒粒径主要集中在大于0.25 mm的范围内.预压缩(颗粒破碎)会导致珊瑚砂内摩擦角增大，掺入石英砂对珊瑚砂内摩擦角影响很小，预压缩和掺入石英砂都会减小珊瑚砂的假黏聚力，石英砂掺量越多，假黏聚力降低越明显；预压缩、增加石英砂掺量和增大粒径都会减小颗粒团簇程度，同时增大颗粒破碎程度.

关键词：珊瑚砂颗粒破碎抗剪强度侧限压缩试验三轴剪切试验

高维数据最优划分聚类的k-Fermat算法研究

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系统工程理论与实践 2024年第2期44卷 752-772页

作者：李彤翟永南华英凡大连理工大学经济管理学院大连116024 大连理工大学商学院盘锦124221

将数论中的二维数据最优集结点(广义Fermat点)向高维空间拓展,提出以高维广义Fermat点作为最优聚类中心点的划分聚类算法——k-Fermat算法.首先对Fermat点作为聚类中心点的最优性、唯一性进行理论分析,其次建立了模拟植物生长算法(PGSA... 详细信息

将数论中的二维数据最优集结点(广义Fermat点)向高维空间拓展,提出以高维广义Fermat点作为最优聚类中心点的划分聚类算法——k-Fermat算法.首先对Fermat点作为聚类中心点的最优性、唯一性进行理论分析,其次建立了模拟植物生长算法(PGSA)求解高维数据的Fermat点并指导聚类过程的算法体系,最后对算法复杂性进行了严格证明.为验证算法性能,采用国际公布的经典数据集,将k-Fermat算法与近年来国际重要期刊和顶级会议发表的几十种主流聚类算法进行比较,验证了本文算法的精确性和稳定性.本文改进了目前划分聚类算法中没有最优聚类中心点的理论不足,为非监督学习探索了一个新方法.

关键词：划分聚类最优聚类中心广义Fermat点模拟植物生长算法(PGSA) k-Fermat算法

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数据驱动的指定变形非均质多胞结构优化设计

机械工程学报 2024年第1期60卷 85-95页

作者：许思远张卫东毛玉明牛斌大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室大连116024 大连理工大学机械工程学院大连116024 上海宇航系统工程研究所上海201109

针对包含大量异质微结构的非均质多胞结构设计难题,提出了可指定结构变形方式的多胞结构宏微观优化设计方法。该方法在宏观结构设计中采用梯度类方法优化属性分布,引入可行性约束保证微结构确实存在,在微结构设计中引入数据驱动的方法,... 详细信息

针对包含大量异质微结构的非均质多胞结构设计难题,提出了可指定结构变形方式的多胞结构宏微观优化设计方法。该方法在宏观结构设计中采用梯度类方法优化属性分布,引入可行性约束保证微结构确实存在,在微结构设计中引入数据驱动的方法,利用深度学习实现微结构逆向设计并映射到宏观结构,同时采用微结构偏移和兼容性算法解决相邻微结构连接不兼容的问题,最终通过指定变形问题的多个数值算例验证了该方法的有效性,并讨论了单元尺寸、微结构偏移次数以及微结构映射密度对结构性能的影响。建立的多胞结构设计方法引入数据驱动方法和考虑了微结构连接兼容性要求,成功实现多样化指定变形的非均质多胞结构优化设计。

关键词：多胞结构指定变形深度学习微结构偏移

坝前滑坡涌浪压力分布对震损拱坝损伤影响的研究

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水利学报 2024年第2期55卷 214-225页

作者：李玉倩陈健云徐强李静大连理工大学工程抗震研究所辽宁大连116024 大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

强震中震损边坡在震后比震前更容易诱发滑坡,震后滑坡涌浪可能会对震损拱坝产生附加损伤,可能造成坝体溃决。现有的滑坡涌浪对坝体研究主要针对震前完好拱坝,并且通常将坝前涌浪简化为沿着拱向波高及相位完全相同。然而关于滑坡涌浪的... 详细信息

强震中震损边坡在震后比震前更容易诱发滑坡,震后滑坡涌浪可能会对震损拱坝产生附加损伤,可能造成坝体溃决。现有的滑坡涌浪对坝体研究主要针对震前完好拱坝,并且通常将坝前涌浪简化为沿着拱向波高及相位完全相同。然而关于滑坡涌浪的研究表明,传播至坝前的涌浪在坝面不同位置存在比较明显的高度差和时间差。针对强震中震损拱坝在震后承受涌浪冲击的问题,本文以某高拱坝为例,基于中国水科院涌浪高经验公式,分析了坝前涌浪高的分布规律,识别出了三种典型的坝前涌浪压力分布形式。基于所定义的拱坝损伤影响度量指标,分析不同坝前涌浪压力分布对震损拱坝损伤的影响。结果表明,坝前涌浪分布存在高度差和时间差时,其压力分布对震损拱坝的影响比按均匀分布涌浪考虑的影响会更大。以均匀分布的涌浪压力形式分析震损拱坝所受的影响时,对危险性的评估会怕偏于不足,因此,建议考虑坝前涌浪空间分布和时间特性的影响。该研究结果可为震后滑坡涌浪的安全评价提供参考。

关键词：滑坡涌浪拱坝震损涌浪压力分布损伤指标

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含磷液氧相容环氧树脂的热降解行为

复合材料学报 2024年第1期41卷 170-179页

作者：李娟子严佳陈铎崔运广高畅黄昊武湛君大连理工大学材料科学与工程学院大连116024 大连理工大学航空航天学院大连116024

碳纤维/环氧树脂复合材料液氧贮箱对重型火箭和空天飞机等新一代航天器减重具有重要意义。然而,环氧树脂与液氧不相容制约了其应用。采用热重分析、Kissinger方法、Coasts-Redfern方法、热重-红外-气质联用技术对10-(2,5-二羟基苯基)-10... 详细信息

碳纤维/环氧树脂复合材料液氧贮箱对重型火箭和空天飞机等新一代航天器减重具有重要意义。然而,环氧树脂与液氧不相容制约了其应用。采用热重分析、Kissinger方法、Coasts-Redfern方法、热重-红外-气质联用技术对10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB)改性液氧相容环氧树脂(ODOPB-EP)的热降解行为及机制进行了研究。结果表明:ODOPB-EP的热降解机制为相边界反应,对应的降解机制函数g(α)=1−(1−α)^(1/3),α为转化率。在热降解过程中,树脂先从C−N和C−O弱键处断裂,随着温度升高,释放出苯酚及其衍生物等芳香类物质,且ODOPB在树脂中会分解产生联苯等物质,在这个过程中会伴随着含磷自由基的释放,在气相能起到淬灭作用,有利于提高树脂的液氧相容性,为探明聚合物的液氧相容机制提供了理论基础。

关键词：环氧树脂液氧相容性热降解热重-红外-气质联用相容机制

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竖向分层土被动土压力的计算与分析

应用基础与工程科学学报 2024年第3期32卷 875-887页

作者：刘光秀党发宁宋靖宇西安理工大学岩土工程研究所榆林学院建筑工程学院

基于极限平衡理论和相关联流动法则，建立了挡土墙后竖向分层土被动土压力关于滑动面夹角的数学模型，根据滑动土楔的静力平衡关系，得出竖向分层土被动土压力的计算表达式及其分布情况.利用Matlab计算软件作出被动土压力随滑动面夹角... 详细信息

基于极限平衡理论和相关联流动法则，建立了挡土墙后竖向分层土被动土压力关于滑动面夹角的数学模型，根据滑动土楔的静力平衡关系，得出竖向分层土被动土压力的计算表达式及其分布情况.利用Matlab计算软件作出被动土压力随滑动面夹角变化的函数曲线，根据曲线上极小值点确定被动土压力及其对应的极限破裂角.通过与现有理论计算对比，验证了该方法的合理性与可行性.分析了分层土性质参数及挡土结构几何、物理参数等对被动土压力Ep和破裂角θcr的影响.研究结果表明：经典的朗肯、库仑土压力理论及文献解是该研究方法在单一土层情况下的特例.被动土压力Ep随着墙土摩擦角δ、回填土摩擦角φ1、墙土黏聚力Cw、回填土黏聚力C1、回填土重度γ1、填土表面荷载q的增加而增加，随着墙背俯斜角α的增加而降低.破裂角θcr随着δ、φ1、Cw、C1、γ1的增加而降低，随α的增加而增加.回填土范围b对被动土压力Ep和破裂角θcr的影响受回填层和原土层土的性质共同影响.从工程设计角度，挡土墙背竖直、粗糙更有利于被动土压力的发挥.

关键词：竖向分层土挡土墙被动土压力极限平衡理论破裂角流动法则

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直立宽大结构局部冰压力幅值研究

船舶力学 2024年第4期28卷 561-570页

作者：彭鑫王国军付仰华黄亚婷董睿张大勇大连理工大学海洋科学与技术学院辽宁盘锦124221 大连理工大学工程力学系辽宁大连116023 大连理工大学宁波研究院浙江宁波315000

为了明确极区直立宽大结构局部冰压力幅值及压力面积曲线的影响因素,本文首先对ISO 19906规范中的局部冰压力计算方法进行了分析,发现其局限性较大。其次,基于离散元方法模拟不同海冰条件与多种尺度结构的相互作用,发现局部冰压力幅值... 详细信息

为了明确极区直立宽大结构局部冰压力幅值及压力面积曲线的影响因素,本文首先对ISO 19906规范中的局部冰压力计算方法进行了分析,发现其局限性较大。其次,基于离散元方法模拟不同海冰条件与多种尺度结构的相互作用,发现局部冰压力幅值随冰厚的增大而明显增大,随结构宽度的增大而减小;局部冰压力幅值及其标准差随宽厚比的增加而减小,表现出明显的尺寸效应。最后,采用方形区域平均法研究了冰厚和宽度两种尺寸因素对压力-面积曲线参数的影响,选取某种相似工况与ISO规范进行对比。验证了离散元模拟方法处理局部冰压力-面积曲线的合理性,可为平台的抗冰性能分析和结构设计提供一定依据和参考。

关键词：直立宽大结构局部冰压力离散元方法尺寸效应方形区域平均法