含切口的压电准晶组合结构界面断裂分析的辛-等几何耦合方法

发展了一种适用于含有切口的压电准晶/压电晶体/弹性体三材料组合结构界面断裂问题的高精度的半数值半解析方法.首先,通过引入Hamilton体系建立了三材料组合结构的Hamilton对偶方程,将原问题在传统Lagrange体系下的高阶偏微分控制方程转化为低阶常微分方程组.其次,通过分离变量法求解问题对应的辛本征值和本征解,将各物理场变量利用辛级数展开形式表示.最后,将辛级数与等几何分析方法相结合,获得了辛-等几何耦合列式,直接求得切口尖端附近奇异物理场及其强度因子的解析表达式.

含裂纹纳米板振动问题的哈密顿体系方法

基于裂纹处范德华力效应,采用非局部弹性理论构造纳米板模型,并通过导入哈密顿体系建立含裂纹纳米板振动问题的对偶正则控制方程组。在全状态向量表示的哈密顿体系下,将含裂纹纳米板的固有频率和振型问题归结为广义辛本征值和本征解问题。利用哈密顿体系具有的辛共轭正交关系,得到问题解的级数解析表达式。结合边界条件,得到固有频率与辛本征值的代数方程关系式,进而直接给出固有频率的表达式。数值结果表明,非局部尺寸参数和裂纹长度对纳米板振动的各阶固有频率有直接的影响。对比表明,辛方法是准确且可靠的,可为工程应用提供依据。

压电复合材料纳米圆柱壳自由振动问题的辛方法

针对一类压电复合材料纳米圆柱壳自由振动问题,提出一种新的解析求解方法。基于Eringen非局部理论和Reissner壳理论,建立压电复合材料纳米圆柱壳的基本方程。通过引入原变量及其对偶变量,将传统体系下的控制方程转换为哈密顿体系下的对偶方程,原问题转化为辛空间下的本征问题,压电复合材料纳米圆柱壳的固有频率及振型函数可以利用辛本征值和本征解表示。建立混合模型获得压电碳纳米管增强复合材料的等效材料参数。数值算例验证了该方法的正确性,并讨论了几何参数、材料参数、边界条件、非局部参数和外加电势对压电碳纳米管增强复合材料纳米圆柱壳自由振动特性的影响。研究结论可为该类结构的设计与评估提供参考。

基于三维快速协同设计的化工过程机械课程CDIO教学模式研究

文章将现代企业中常用的基于标准零部件库的三维快速建模方法引入化工过程机械专业课程教学中,结合产品运行场景库创建了多人协同设计平台,并将CDIO教学理念融入其中,提出了一种可在专业课程教学中实施的CDIO实践教学策略。采用该教学策略大大缩短了传统CDIO实践教学的实施周期,为有限课时内的实践教学提供了可行方案。这种教学策略更有助于培养学生对专业理论知识的综合应用能力,进而从根本上提升专业课程教学质量。

ZSM-5分子筛酸性修饰及探针分子表征

采用柠檬酸、硫醚、苯胺、二苯胺、磷酸二氢铵及硅油作为改性试剂对二甲苯异构化专用HZSM-5分子筛进行液相浸渍改性,结合甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、乙苯及间二异丙苯的脉冲反应表征,对各种改性手段的效果进行评估。各种改性方法对分子筛微孔体积和比表面积的影响很小,均减弱了酸性,对L酸的影响大于B酸。5种探针反应结果表明:柠檬酸改性强化了分子筛酸性,提高了歧化/异构化活性;磷酸二氢铵改性提高了分子筛歧化和脱乙基反应活性;苯胺、二苯胺、硫醚改性手段部分钝化了分子筛酸性,降低了歧化/异构化活性;随着改性剂分子尺寸的增大,钝化外表面酸性越明显,从而改变分子筛孔内外的酸位分布,产生不同程度的择形效果;硅油改性充分地钝化了外表面酸性,形成最明显的择形效应。

碳八芳烃异构化分子筛的酸性与反应分析

采用程序升温脱附方法表征用于碳八芳烃异构化的MOR、RIZ分子筛的酸性质,并用间二甲苯歧化/异构化反应表征分子筛的催化性能。NH_3-TPD脱附动力学分析得到RIZ和MOR分子筛强酸的脱附活化能分别为115.4kJ/mol和178.9kJ/mol。RIZ具有2种强酸位,强酸总量约为MOR的3倍。在370℃、常压下的MX转化反应表明,RIZ分子筛比MOR分子筛的催化活性更高,歧化反应随反应的进行而明显减少。RIZ分子筛的歧化初活性与强酸量有对应关系,与酸强度无关。

二甲苯异构化反应机理研究及催化剂的改进

通过探针分子实验,验证了以Wheland中间体为核心的反应网络,对比了异构化/歧化反应路径的差别,分析了不同尺寸的芳烃在ZSM-5分子筛上的扩散-反应特征,建立了二甲苯异构化体系的反应过程模型。分子尺寸至少在一个方向上不超过苯环的烷基芳烃才能扩散进入孔道,对于贫对二甲苯(PX)的二甲苯原料,异构化反应主要在分子筛的外表面完成,产物PX进入孔道内,脱烷基生成甲苯等副产物。以此为理论基础,合成出晶粒尺寸更小、外表面更大的改进型分子筛,用于制备了SKI-210脱乙基型二甲苯异构化催化剂,取得了较好的工业应用效果。

二甲苯异构化催化剂性能对芳烃联合装置运行的影响

采用迭代分析算法,对比分析不同工艺运行条件下催化剂性能对芳烃联合装置运行的影响。通过调整二甲苯异构化反应器操作条件,控制催化剂处于不同性能,考察了催化剂异构化活性、乙苯转化能力以及产物收率等性能指标对芳烃联合装置回路的影响程度。计算结果表明,新鲜原料的组成对装置的收率、负荷等运行参数的影响最大,歧化料普遍优于重整料,乙苯转化型工艺适应原料能力较强,乙苯脱烷基型工艺则应首选歧化料。乙苯脱烷基型工艺回路更稳定,催化剂的异构化活性、乙苯转化能力以及产物收率对回路迭代结果的影响均很小,在所考察的范围内,回路波动幅度均低于3%。乙苯转化型工艺受催化剂乙苯转化能力的影响更大,装置各项参数约有8%左右的波动,而异构化活性的波动幅度只有3%左右。

乙苯和对二甲苯在ZSM-5分子筛上吸附的蒙特卡罗模拟

采用巨正则统计系综蒙特卡罗模拟方法(GCMC)研究了高温条件下乙苯和对二甲苯在不同硅铝比ZSM-5分子筛上的吸附行为,并结合工业样品的催化反应进行验证。GCMC模拟结果表明:在不同硅铝比ZSM-5上乙苯的吸附能均高于对二甲苯,乙苯和对二甲苯的吸附位在两种孔道的交叉处,随Al含量的增加,吸附状态多样化;在温度623K下,压力为200kPa左右时吸附量已达到平稳。催化反应评价结果表明,乙苯生成苯的反应比对二甲苯生成甲苯的反应更容易进行,与吸附扩散的规律一致。

用于二甲苯异构化的HZSM-5分子筛改性研究

采用碱性试剂和含氟试剂对二甲苯异构化专用HZSM-5分子筛进行液相改性,结合多项表征手段及脱乙基型二甲苯异构化反应评价,对改性的效果进行评估。结果表明:改性对分子筛形貌产生了修饰作用,碱改性增加了表面粗糙度,通过脱硅作用降低了分子筛的硅铝比,增加了酸量;氟化铵改性使晶体表面出现纳米级的微晶团簇,对硅铝脱除没有选择性,但酸量明显减少;碱改性提高了异构化催化活性及二甲苯收率,对催化剂性能改善的效果优于氟化铵改性。

双功能梯度纳米梁系统振动分析的辛方法

在辛力学与非局部Timoshenko(铁木辛柯)梁理论的基础上,针对黏弹性介质中的双功能梯度纳米梁系统的自由振动问题,提出了一种全新的解析求解方法.在Hamilton(哈密顿)体系下,位移与广义剪力、转角与广义弯矩互为对偶变量.以对偶变量为基本未知量,Lagrange(拉格朗日)体系下的高阶偏微分控制方程简化为一系列常微分方程.该纳米梁系统的振动问题归结为辛空间下的本征问题,解析频率方程和振动模态可以通过辛本征解和边界条件直接获得.数值结果验证了该方法的正确性与有效性,并针对纳米梁系统的小尺度效应、纳米梁间的相互作用以及黏弹性地基的影响进行了系统的参数分析.

“慕课”理念在高校理论力学教学中的作用及探讨

将＂慕课＂理念引入高校理论力学教学中,能形成一种全新的教学模式。通过教学实践,分析＂慕课＂理念在传统教学中发挥的作用,探讨这种全新的教学模式对中国教育改革的影响。

电磁弹性材料Ⅲ型界面断裂分析

针对电磁弹性复合材料的界面断裂问题,提出一种全新的辛离散有限元方法。该方法在传统有限元网格划分的基础上,将整体结构进一步划分并为2类区域,即包含裂纹尖端的近场奇异区和不包含裂纹尖端的远场非奇异区。在近场区域内建立哈密顿求解体系,通过引入解析的辛本征解函数,将该区域内大量的节点未知量转化为少量辛本征解的待定系数。远场区域内的节点未知量保持不变。该方法无需后处理程序,应力场、电场、磁场强度因子、能量释放率以及近场区域内奇异物理量的显式表达式可以同时获得。

喷气燃料中抗氧剂2,6-二叔丁基对甲酚的高效液相色谱分析

采用高效液相色谱法分析喷气燃料HDF 1中的抗氧化剂 2 ,6 二叔丁基对甲酚 (简称BHT)含量 ,研究了二元混合流动相中甲醇 乙酸缓冲液的比例对燃料主体和BHT分离效果的影响 ,选择了最佳分离条件 (甲醇所占体积分数为 85 % ,流速为 1mL/min) ,在此条件下 ,可测出质量分数为 1× 10 -5的BHT。用该喷气燃料配制了BHT质量分数在 2 0× 10 -6到 12 0× 10 -6之间的标准溶液 ,考察了BHT质量分数与峰面积之间的关系 。

二甲苯异构化的反应化学

采用分子模拟计算方法计算了二甲苯的分子轨道、3种二甲苯与H+之间的相互作用,以及二甲苯异构化过程中2种分子内反应机理的能量路径和过渡态。结果表明,苯环骨架异构(简称1,3-迁移)的过渡态路径比甲基在苯环上转移(简称1,2-迁移)路径复杂,且1,3-迁移路径过渡态最高能垒值220.5kJ/mol远高于1,2-迁移的过渡态最高能垒85.1kJ/mol。由此推测,甲基在苯环上转移的1,2-迁移为二甲苯分子内异构化反应的主要机理路径。

合成高密度燃料的氧化安定性及贮存寿命预测

利用升温加速氧化的方法 ,在 130℃～ 170℃的范围内 ,测定了新型人工合成高能量密度燃料HDF 1中抗氧化添加剂 ,2 ,6 二叔丁基对甲酚 (BHT)的消耗速率 ,通过动力学数据的拟合 ,得出HDF 1燃料中BHT的消耗动力学方程 ,从而 ,预测了HDF 1在常温下的贮存寿命不短于 2 5年。

ZSM-5分子筛酸性质对二甲苯异构化反应的影响

采用间二甲苯(MX)异构化探针反应,考察热处理和酸处理对ZSM-5分子筛酸性质的影响,对酸中心与二甲苯转化反应的关系进行研究,并用Py-FTIR、NH3-TPD和27Al NMR等对改性分子筛进行表征。结果表明:高温焙烧使部分酸中心的酸性质发生变化,提高了分子筛中L酸的比例;酸处理使分子筛中的部分骨架铝脱除,形成非骨架铝,减少B酸中心的同时,提高了L酸中心的量。将两种方法处理后的ZSM-5分子筛用于MX转化反应,结果表明,在MX异构化活性一致的前提下,L酸比例增大,歧化反应也随之增加,证明歧化反应与L酸中心的催化作用相关。

高能量密度燃料HDF-1与金属材料的相容性

研究了高能量密度燃料HDF 1在贮存使用过程中与可能接触到的金属材料的相互影响。通过升温加速的实验方法 ,考察了燃料对金属表面的影响以及金属材料对燃料氧化的影响。结果表明 ,HDF 1对钛、铝金属表面无影响 ,对铜表面的影响小于 3 #航空煤油 (RP 3 ) ;铝、钛、铝镍合金对燃料体系无影响 ,而铜、铁对燃料氧化具有明显的催化作用 ,进一步研究表明 ,铁具有更强的作用效果。通过对照实验发现HDF 1与金属材料的相容性优于RP 3。

哈密顿体系下的弹性圆板热屈曲问题

以工程中由于温度引起的结构屈曲为研究背景,以最基本的结构之一的圆板热屈曲问题为研究对象,建立了由于温度引起的弹性圆板屈曲问题的哈密顿体系.在辛体系下将临界温度和屈曲模态归结为辛本征值和本征向量问题,即每一个辛本征值和本征向量对应一个临界温度和屈曲模态.这种辛方法克服了传统振型函数方法的局限性,并可直接得到轴对称和非轴对称的屈曲模态.本征解空间的完备性确保可得到所有的临界温度和对应的屈曲模态.数值结果显示了临界温度的变化规律和屈曲模态的特点.这种辛方法也为求解其他问题提供了一条路径.

高密度燃料HDF-1与橡胶的相容性研究

报道了在室温和70℃下橡胶材料G402氟硅胶、丁腈胶5171、丁腈胶4170、贮囊橡胶用合成的高密度燃料HDF 1浸泡后性能如伸长率、邵尔硬度、重量、面积体积的变化,并与采用3号喷气燃料(RP 3)实验结果进行对照。用红外光谱测定了燃料浸泡前后橡胶组成的变化。实验结果表明,G402氟硅胶和贮囊对于HDF 1和RP 3有相近的相容性,丁腈胶5171对HDF 1的相容性比对RP 3的相容性稍差,丁腈胶4170对HDF 1的相容性比对RP 3的相容性更差的结果。因此,丁腈胶5171和丁腈胶4170不能用于HDF 1储存和输送,原使用RP 3系统的橡胶密封件不能直接使用HDF 1。