岩石界面的动态剪切扩散行为

动载荷下剪切失稳控制的扩散行为是岩石局部大变形发展和宏观力学性能劣化的诱因。基于广义变分原理建立剪切载荷作用下界面动态失稳的力学模型,得到了关于界面失稳的判别式和扩散方程。基于判别方程得到了剪切力和动力效应对失稳界面角度的影响,结果表明:随着外部剪切作用力的增大,剪切变形带角度有一定程度的增大;随着局部动力系数的增大,即局部惯性作用力的增大,剪切带角度明显减小。结合本征位移求解扩散方程,初步得到其位移解析表达式,位移随加载时间的增加逐渐增大。为了验证理论模型的可靠性,并进一步研究界面失稳的变形行为和对波传播的影响,建立了数值分析模型。分析结果表明:界面失稳为局部剪切破坏滑移的先导条件;界面厚度和剪切力越大,局部位移越大;界面剪切扩散行为极大降低了透射波的幅值,同时也改变了透射波的频率。研究结果可为岩石局部化变形、岩石动态强度等研究提供理论参考。

药位置对拱形工事震塌高度影响的数值模拟

通过数值模拟研究了在相同质量炸药爆炸情况下,对半无限岩石介质地下 10m处拱形工事的毁伤情况。模拟结果得到装药为 2kg,爆源距工事顶端分别为 3m、5m、7m时对工事顶部产生的塌落高度。为炸药爆炸载荷作用与拱形工事防护研究提供依据。

超临界CO_(2)流体对海洋出水木质文物的干燥脱盐效果

为研究超临界CO_(2)流体干燥技术对不同保护状态海洋出水木质文物的适用性,选取了南海Ⅰ号、小白礁Ⅰ号和华光礁Ⅰ号的木材样品,进行超临界CO_(2)流体干燥,评估了其干燥质量和脱盐效果。结果表明:超临界CO_(2)流体对不同保护状态的饱水木质文物均具有较好的干燥效果,完成了全部自由水的脱除,样品的体积干缩率均控制在5.2%以内。而且超临界CO_(2)流体对样品中的硫铁化合物有明显的清除作用,干燥后,不同保护阶段的样品内部几乎不可见硫铁化合物的分布;受保护工艺的影响,对盐离子的清洗效果略有差异。超临界CO_(2)流体干燥后的海洋出水木质文物满足保存要求,研究结果对同类海洋出水木质文物的保护具有借鉴意义。

装药位置对震塌高度的影响

装药位置对爆炸作用有重要影响,是爆炸工程和战斗部终点效应研究中的课题之一。本文通过数值计算来模拟半无限的岩石介质中炸药对在地下的10m处拱形工事的毁伤情况。研究了在相同装药质量情况下装药位置对毁伤情况的影响,得到地下爆炸载荷下岩石工事周围的动力学响应,以及装药为2kg、爆源距工事顶端分别为3、5、7m时爆炸对工事顶部产生的塌落高度。

冲击载荷下多孔涂层材料建模与典型结构计算

多孔涂层材料由于其工艺不同使得涂层材料对脉冲载荷的衰减作用具有不确定性,针对涂层材料的特点,在材料损伤破坏模型的基础上,建立涂层材料等效力学模型。为了验证等效力学模型的正确性,将计算结果同霍普金森压杆试验的结果进行对比,并在此基础上利用试验数据确定等效力学模型计算所需的材料参数,采用有限元方法模拟计算了有涂层和无涂层材料的防护情况下筒状壳体在冲击载荷下的动力学响应。研究结果表明:该种多孔涂层材料等效力学模型能够准确地描述涂层材料在冲击载荷作用下的力学性能,衰减应力波效果明显。

量纲分析及其在轴对称结构动力响应中的应用

阐述量纲分析和相似理论的重要意义和工程应用价值,针对具有双层结构材料的轴对称柱形壳体,运用量纲分析的方法,依据模型和原型基本相似特点,开展其在脉冲载荷加载下动力学响应分析,建立在特定条件下无量纲因变量与无量纲自变量间的函数关系,开展缩比模型样件验证试验,试验结果证明了理论推导的正确性。

磁控溅射方法制备直径120mm高均匀性Mo/Si多层膜

为满足极紫外、软X射线和X射线大口径多层膜反射镜的需求,采用基板扫掠过矩形靶材表面的镀膜方法,在直径120 mm的平面基板上镀制了Mo/Si周期多层膜。通过调整基板扫掠过矩形靶材表面的速率修正了薄膜的沉积速率,极大地提高了薄膜厚度的均匀性。采用X射线衍射仪对反射镜不同位置多层膜周期厚度进行了测量,结果表明,在直径120 mm范围内,Mo/Si多层膜周期厚度的均匀性达到了0.26%。同步辐射测量多层膜样品不同位置处的反射率,结果表明,在直径120 mm范围内,多层膜的膜层厚度均匀,在入射角10°时13.75 nm波长处平均反射率为66.82%。

QPSK调制通信信号在等离子体鞘套中传输特性计算模型及仿真分析

为获取等离子体鞘套对四相相移键控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)调制信号传输影响特性,建立等离子体鞘套中QPSK调制信号传输特性的仿真模型,开展等离子体鞘套对信号全屏蔽、信号能量衰减和相位改变的仿真计算与分析。结果表明,当等离子体鞘套的频率大于临界频率时,QPSK信号将被等离子体鞘套完全屏蔽;当QPSK信号能够在等离子体中传播时,由于等离子体鞘套对信号相位改变和幅度衰减将大大提高QPSK通信系统的误码率。该仿真与分析方法可用于分析等离子体鞘套对FSK和ASK调制信号传输特性影响。

超临界CO2流体干燥海洋出水木质文物的实验研究

有研究表明,相较于传统的干燥技术,利用超临界CO2流体干燥技术对出土饱水竹木器进行干燥具有周期短、变形小的优势。与出土饱水竹木器相比,海洋出水木质文物除了含水率高外,还含有较多的难溶性盐分,在文物的长期保存和展览中,盐分与水分、空气、文物本身进行化学反应会加速文物的老化和腐蚀。因此,本研究以“南海Ⅰ号”船体的部分构件为研究对象,开展了将超临界CO2流体干燥技术应用于海洋出水木质文物的探索实验研究。实验结果表明,在温度40℃,压力20 MPa的条件下,超临界CO2流体干燥海洋出水木质文物效果明显,样品的三向干缩率均低于或者接近健康木材阴干的三向干缩率;含水率大幅度下降,经过超临界技术干燥后不需再做其他干燥处理就能满足文物保存的要求。文物干燥前后含盐率的测量结果表明,此干燥技术还具有明显脱盐的效果。

空间充气杆件及挂帆展开过程分析

空间充气结构具有折叠体积重量轻,展开结构可自由灵活设计的优势,尤其适合在空间可展开结构中应用。但是鉴于空间任务的高可靠性要求和空间发射的高成本现实,空间可展开结构的展开流程可靠性成为近年来的需对空间工程应用的研究重点之一。为了保证空间充气结构展开过程的可靠性,在研制的初期设计阶段和后期的原理样机试制阶段都需要有可靠的仿真计算能力支撑整个研制过程。首先介绍空间充气杆件及杆件与挂帆组合展开过程的数值仿真分析研究,通过单充气杆仿真计算对充气杆件的折叠方式进行了分析选择,通过杆件与挂帆组合展开过程仿真计算初步验证了展开结构设计的合理性和展开过程的可靠性。

冲击载荷下叠层连接材料的建模与计算

叠层连接材料由于其不同层的材料差异使得层间作用力具有不确定性。该文针对叠层连接材料的特点,在复合材料损伤破坏模型基础上,根据小变形弹性理论建立了叠层连接材料的简化单层等效力学模型。为了验证等效力学模型的正确性,将计算结果同Hopkinson压杆实验的结果进行对比,并在此基础上利用实验数据确定等效力学模型计算所需材料参数,采用ANSYS/LS-DYNA有限元计算软件数值模拟计算了筒状壳体在冲击载荷下的动力学响应。研究结果表明:叠层连接材料等效力学模型可以减少计算时间,并保证必要的计算精度,准确地描述叠层连接材料在冲击载荷作用下的力学性能。

应力波在多层膜状材料中衰减特性的实验研究

脉冲载荷作用下,多层膜状材料衰减应力波的特性及其规律研究在工程结构设计中具有重要意义。本文采用分离式Hopkinson压杆(以下简称SHPB)装置,从实验角度对多层石英布和多层"石英布+聚酯铝膜"两种不同结构类型膜状材料衰减应力波特性进行研究。分析了透射应力波及应力冲量随多层膜状厚度变化的关系。通过对实验数据的拟合,给出了多层膜状衰减应力波能力和材料厚度以及材料结构的数学表征。研究结果表明,两种不同结构的多层膜状材料应力波衰减随厚度的变化关系都遵循指数衰减规律,而具有"多层石英布+聚酯铝膜"叠层结构的材料对应力波的衰减能力略强于单一多层石英布材料。本研究可作为工程应用多层膜状材料衰减应力波的实验依据。