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低温下玄武岩纤维混凝土劈拉强度尺寸效应试验

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 101-109页

作者：余文轩范美妤金浏杜修力清华大学土木水利学院北京100084 城市减灾与防灾防护教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124

为研究极端低温作用下结构尺寸和纤维体积分数对玄武岩纤维混凝土劈拉强度的定量影响规律和作用机制,设计了4种尺寸(边长分别为70、100、150和200 mm)、4种纤维体积分数(分数范围0%~0.5%)的玄武岩纤维混凝土立方体试块在常温和低温下(... 详细信息

为研究极端低温作用下结构尺寸和纤维体积分数对玄武岩纤维混凝土劈拉强度的定量影响规律和作用机制,设计了4种尺寸(边长分别为70、100、150和200 mm)、4种纤维体积分数(分数范围0%~0.5%)的玄武岩纤维混凝土立方体试块在常温和低温下(温度范围20~-90℃)进行了静态劈拉破坏试验。试验结果表明:不同类型混凝土的劈拉强度均随温度降低而线性增大(最大增幅接近130%),呈现出显著的低温增强效应;玄武岩纤维的掺入能略微强化混凝土劈拉强度的低温增强效应。不同纤维体积分数玄武岩纤维混凝土的劈拉强度均呈现出一定的纤维增强效应,并且随体积分数增加而增强;极端低温作用下玄武岩纤维的主导破坏模式由拔出破坏转变为拉断破坏,导致纤维增强效应随温度下降而变强。劈拉强度的尺寸效应随温度下降而更明显,但玄武岩纤维的掺入能减弱尺寸效应(最大削弱程度达25.8%)。本文研究能为玄武岩纤维混凝土材料在极端低温环境下的大规模工程结构应用提供有效参考。

关键词：玄武岩纤维混凝土极端低温纤维含量劈裂拉伸尺寸效应

预测性混合体系跨接比容平移SRK状态方程与计算性能评价

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计量学报 2025年

作者：汪尔奇卿康杨震段远源清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室西南联合研究生院

超临界流体在先进能源系统和低品位热能利用等领域有广泛应用，对其热力学性质的准确描述是系统设计和分析的基础。由于流体近临界时剧烈的密度涨落和物理性质的奇异性，经典状态方程在近临界区域失效。基于重整化群理论的跨接方法可使... 详细信息

超临界流体在先进能源系统和低品位热能利用等领域有广泛应用，对其热力学性质的准确描述是系统设计和分析的基础。由于流体近临界时剧烈的密度涨落和物理性质的奇异性，经典状态方程在近临界区域失效。基于重整化群理论的跨接方法可使状态方程有效描述近临界的热力学性质，但其参数确定依赖于实验数据的拟合，而混合体系相对于纯净物实验数据更加稀少，这种方法的适用性和计算性能有待研究。采用Kiselev跨接方法结合比容平移SRK状态方程（VTSRK方程）建立了纯净物的跨接VTSRK状态方程，不依赖于实验数据，能够对自然工质CO2和HFO类工质实现从常规区到近临界区域的可靠预测。在纯净物方程的基础上，构建了具有预测性能的混合体系跨接VTSRK状态方程，针对CO2和HFO类混合体系，评估了跨接方程在临界参数和pvTx性质上的计算性能，其中预测的临界温度的平均相对偏差仅为0.53%，预测的pvTx性质对大多数实验点在1%偏差以内。混合体系跨接VTSRK状态方程与实验数据一致性良好，展现了对非缔合流体混合物较强的预测性能。

关键词：热学计量状态方程跨接方法混合体系临界轨迹 pvTx性质

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时空降阶单元及其自适应分析初探

北宋定窑茶叶末釉的微观结构与矿物形态学研究

工程力学 2025年第1期42卷 10-19页

作者：袁驷袁全清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

基于初值问题和边值问题中降阶单元的成功实现，进一步提出时空降阶单元，以弹性弦振动方程(波动方程)为例，构造了自适应有限元分析算法。时空降阶单元继承了初值和边值问题中降阶单元的所有优点，可以给出按最大模度量满足误差限的降... 详细信息

基于初值问题和边值问题中降阶单元的成功实现，进一步提出时空降阶单元，以弹性弦振动方程(波动方程)为例，构造了自适应有限元分析算法。时空降阶单元继承了初值和边值问题中降阶单元的所有优点，可以给出按最大模度量满足误差限的降阶单元的解答。该文对这一研究进展做一简要介绍，并给出包括若干强迫振动以及移动荷载反应的典型算例以展示本法的可行性、有效性和可靠性。

关键词：时空有限元弦振动方程降阶单元最大模自适应有限元法

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岩矿测试 2025年第1期44卷 115-126页

作者：徐建业王富芳梁汉东李展平煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 清华大学分析中心北京100084 清华大学化学系有机光电子与分子工程教育部重点实验室北京100084

茶叶末釉古瓷作为最早出现的结晶釉之一,开展深入研究可明确其矿物晶体特征、呈色机理以及古代烧制工艺,丰富古陶瓷数据库。目前相关研究多来源于二十世纪末,样本稀少且囊括的年代和窑口严重不足,所用科学仪器多已淘汰,亟需更多实验分... 详细信息

茶叶末釉古瓷作为最早出现的结晶釉之一,开展深入研究可明确其矿物晶体特征、呈色机理以及古代烧制工艺,丰富古陶瓷数据库。目前相关研究多来源于二十世纪末,样本稀少且囊括的年代和窑口严重不足,所用科学仪器多已淘汰,亟需更多实验分析与数据支撑。本文采用光学显微镜(OM)、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、激光共聚焦拉曼光谱(LRS)、飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)等现代科学仪器对北宋定窑茶叶末釉样本中矿物晶体开展了分析和表征。结果表明,釉中主晶相与辽金龙泉务窑一致,为钙长石和辉石;釉面整体表现为酱-黑色釉基质富铁(Fe2O3含量均值9.73%)和矿物结晶富铁(Fe2O3含量均值11.33%),除α-Fe2O3和Fe3O4晶体等熔后重结晶矿物,还有铁镁尖晶石、残余高岭石等未融熔矿物,反演出制釉原料中有镁的加入以及烧成温度可能低于1200℃,异于前人高温烧制的观点。SIMS离子成像揭示了胎釉交界处为厚约20~80μm的钙长石晶体层,而非化妆土或玻璃态的致密反应层。研究揭示了茶叶末古瓷中Fe元素不均匀富集,部分区域过饱和而析出含铁矿物晶体,釉面颜色则主要由黄褐色的矿物晶体斑点和酱-黑色玻璃基质共同组成,同时ToF-SIMS在古瓷微区原位的形貌结构和元素分析上效果显著,能够辨别钙长石、碱性长石等微米级矿物。

关键词：茶叶末瓷矿物元素成像 ToF-SIMS LA-ICP-MS

干旱半干旱地区气象干旱到农业干旱的传播阈值研究

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水土保持研究 2025年第2期32卷 234-243页

作者：赵彦颜张璇许杨赵乾佐李冲郝芳华北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 清华大学水利水电工程系北京100084

[目的]探究不同类型的干旱传播顺序与传播阈值,为干旱监测、预测与早期预警提供科学依据。[方法]以东北亚干旱半干旱区为研究区,采用标准化干旱指数(SPEI)表征气象干旱,采用标准化土壤湿度指数(SSMI)和标准化归一化植被指数(SNDVI)从土... 详细信息

[目的]探究不同类型的干旱传播顺序与传播阈值,为干旱监测、预测与早期预警提供科学依据。[方法]以东北亚干旱半干旱区为研究区,采用标准化干旱指数(SPEI)表征气象干旱,采用标准化土壤湿度指数(SSMI)和标准化归一化植被指数(SNDVI)从土壤水和植被角度表征了农业干旱,利用游程理论识别干旱事件及其特征并进行干旱事件匹配,基于Copula函数确定了干旱传播阈值。[结果](1) 1982—2014年研究区域干旱呈现加剧趋势,气象干旱和土壤干旱加剧趋势大于植被干旱;(2)气象干旱到土壤干旱的传播率和平均传播时间大于植被干旱,传播次序为气象干旱传播到植被干旱再到土壤干旱;(3)干旱传播阈值随干旱等级的增大而增大,该地区气象干旱到土壤干旱的传播阈值小于植被干旱。[结论]东北亚干旱半干旱区因气象干旱引发的农业干旱威胁粮食安全与生态安全,土壤与植被之间的干旱传播规律与传播阈值存在差异,应因地制宜地制定生态防护及修复措施。

关键词：气象干旱农业干旱干旱传播传播阈值 Copula

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航空发动机压气机钛火包容性评价及机理研究

材料工程 2025年 143-153页

作者：弭光宝孙若晨邱越海董富礼中国航发北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室清华大学新材料国际研发中心

航空发动机压气机钛火燃烧产生的大量熔滴及其产物会造成钛合金机匣烧穿，并致使其非包容失效，危害巨大。基于钛合金熔滴烧蚀机理和激光点火技术探索压气机钛火包容性定量评价方法，建立以TC4钛合金机匣水平扩展、垂直滴落两种构型抗... 详细信息

航空发动机压气机钛火燃烧产生的大量熔滴及其产物会造成钛合金机匣烧穿，并致使其非包容失效，危害巨大。基于钛合金熔滴烧蚀机理和激光点火技术探索压气机钛火包容性定量评价方法，建立以TC4钛合金机匣水平扩展、垂直滴落两种构型抗熔滴烧穿能力为特征参数的测试与评价方法，实现了模拟气流环境下钛火扩散传播行为以及失效临界条件的实验验证。结果表明：在垂直滴落构型下，钛合金熔滴烧穿机匣的机理在于滴落接触界面处形成的局部高度热量集中；受传热机制影响，钛合金机匣基底原子动能急速升高，形成贯穿性液相区，最终造成烧穿，即钛火非包容失效；而在水平扩展构型下，熔滴在水平移动时会受到一定的反向气流作用等机制影响，削弱扩展效应。当熔滴在重力或离心力等作用下长期黏附于机匣模拟件表面时，释放的热量足以烧穿钛合金机匣，其临界厚度在1.5～2 mm之间。

关键词：钛合金机匣钛火包容性熔滴烧穿分子动力学航空发动机

SiC MOSFET结温监测与控制技术综述

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中国电机工程学报 2025年

作者：张擎昊郑大勇张品佳电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 北京交通大学

碳化硅(silicon carbide，SiC)金属-氧化物-半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor，MOSFET)性能优越、发展迅猛，在工业界获得广泛应用。其失效与结温息息相关，故SiC MOSFET结温监控技术至关重要，近年... 详细信息

碳化硅(silicon carbide，SiC)金属-氧化物-半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor，MOSFET)性能优越、发展迅猛，在工业界获得广泛应用。其失效与结温息息相关，故SiC MOSFET结温监控技术至关重要，近年来成为研究热点。文中将该技术分为经典结温监测、考虑老化影响的结温监测、结温控制3部分。对于经典结温监测技术，重点介绍热模型法和热敏电参数法的原理、模型、发展历程、缺点及优势；对于考虑老化影响的结温监测技术，重点分析老化对结温监测的影响，论述老化补偿技术的必要性并指出现有方法的局限性；对于结温控制技术，分析其意义，重点介绍内部控制法和外部控制法的原理，比较各类方法的优劣。最后，综合以上分析，指出SiC MOSFET结温监控领域存在的关键问题和发展方向，旨在为相关研究人员提供参考。

关键词：碳化硅金属-氧化物-半导体场效应管温变机理结温监测结温控制器件老化

基于深度学习的基础设施表面裂纹检测方法研究进展

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计算机工程与应用 2025年第1期61卷 1-23页

作者：胡翔坤李华冯毅雄钱松荣李键李少波贵州大学公共大数据国家重点实验室贵阳550025 清华大学机械工程系北京100084 浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室杭州310058

民用基础设施在长期使用后容易发生物理结构或性能状态的改变,对其功能和使用安全造成一定的损害,因此,对这类设施的结构健康监测是十分必要的。裂纹检测是结构健康监测中极其重要的一部分,及时检测并识别这类损伤,能有效避免事故的发... 详细信息

民用基础设施在长期使用后容易发生物理结构或性能状态的改变,对其功能和使用安全造成一定的损害,因此,对这类设施的结构健康监测是十分必要的。裂纹检测是结构健康监测中极其重要的一部分,及时检测并识别这类损伤,能有效避免事故的发生。基于计算机视觉的表面裂纹检测方法操作简单、检测速度快、准确率高,被广泛应用于民用基础设施的表面裂纹检测。从图像分类、目标检测、语义分割三个不同的检测方向综述了基于深度学习的基础设施表面裂纹检测方法,总结了常见的数据采集方法和常用的公共裂纹数据集。最后讨论了基于深度学习的基础设施表面裂纹检测方法存在的困难与挑战,并展望了未来可能的发展方向。

关键词：结构健康监测裂纹检测计算机视觉深度学习

基于乙烯共聚的高压抗冲共聚聚丙烯电缆绝缘材料机械和电气性能的协同优化

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电工技术学报 2025年

作者：董新华王伟袁浩李琦何金良新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 中石化(北京)化工研究院有限公司新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系)

聚丙烯（PP）因其优异的电、热性能而成为可回收聚合物介电材料研发的重点。抗冲共聚聚丙烯（IPC）具有较为优异的机械性能，是应用于高压PP电缆的理想绝缘材料。该文分析了不同乙烯含量IPC的微观结构、机械性能和电气性能，探讨了乙烯... 详细信息

聚丙烯（PP）因其优异的电、热性能而成为可回收聚合物介电材料研发的重点。抗冲共聚聚丙烯（IPC）具有较为优异的机械性能，是应用于高压PP电缆的理想绝缘材料。该文分析了不同乙烯含量IPC的微观结构、机械性能和电气性能，探讨了乙烯共聚含量对IPC内部组分相容性和电荷输运的影响机理。随着乙烯含量的增加，PP基体和橡胶相的相容性逐渐增强，其中IPC-2试样具有最高的断裂伸长率。同时，随着乙烯含量的增加，击穿场强和体积电阻率均呈现先上升后降低的变化趋势，其中IPC-2试样具有最佳的电气性能，是机械和电气性能最佳的绝缘材料。在拉伸应变为10%时，IPC-2试样仍然具有最佳的绝缘性能。乙烯共聚主要通过改善PP基体和橡胶相的相容性，并在PP基体中产生大量的晶区-无定形区界面，在提升抗冲性能的同时，引入大量深陷阱，降低载流子的迁移率，实现机械和电气性能的协同优化。该文可为高性能PP绝缘材料的开发提供参考。

关键词：抗冲共聚聚丙烯高压电缆机械性能电气性能电荷传输