一维纳米准晶层合梁的非局部振动、屈曲与弯曲研究

基于非局部理论,建立了一维纳米准晶层合简支深梁模型,研究了其自由振动、屈曲行为及其弯曲变形问题.采用伪Stroh型公式,导出了纳米梁的控制方程,并通过传递矩阵法获得简支边界条件下纳米准晶层合梁固有频率、临界屈曲载荷及弯曲变形广义位移和广义应力的精确解.通过数值算例,分析了高跨比、层厚比、叠层顺序及非局部效应对一维纳米准晶层合简支梁固有频率、临界屈曲载荷和弯曲变形的影响.结果表明:固有频率和临界屈曲载荷随着非局部参数增大而减小;外层准晶弹性常数更高时,固有频率和临界屈曲载荷更大;叠层顺序对纳米准晶梁的力学行为有较大影响.所得的精确解可为纳米尺度下梁结构的各种数值方法和实验结果提供参考.

中压配电网的故障测距实用化方法

35kV、66kV中压配电网属于中性点非有效接地系统, 目前尚无很好的故障测距方法。针对其故障电流信号弱的特点,文章提了在线线测电压行波的双端故障测距方法。物理实验中利用电源线接触零电位线的方法模拟接地实验,同时高速采集卡对故障电压行波进行同步循环采集,实验结果证明了电压行波作为故障测距信号的有效性和所提故障定位方法的有效性。

有限高狭长压电体中半无限反平面裂纹分析

利用保角变换和复变函数方法,研究了裂纹面上受反平面剪应力和面内电载荷共同作用下的有限高狭长压电体中半无限裂纹的断裂问题,给出了电不可通边界条件下裂纹尖端场强度因子和机械应变能释放率的解析解.当狭长体高度趋于无限大时,可得到无限大压电体中半无限裂纹的解析解.若不考虑电场作用,所得解可退化为纯弹性材料的已知结果.此外,通过数值算例,分析了裂纹面上受载长度、狭长体高度以及机电载荷对机械应变能释放率的影响规律.

一维六方准晶中带双裂纹的椭圆孔口问题的解析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了一维六方准晶中带双裂纹的椭圆孔口的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子,在极限情形下,不仅可以还原为已有的结果,而且求得一维六方准晶中带双裂纹的圆形孔口问题、十字裂纹问题在裂纹尖端的应力强度因子.

带双裂纹的椭圆孔口问题的应力分析

利用复变方法,通过构造新的保角映射,研究了带双裂纹椭圆孔口的平面弹性问题,得到了Ⅰ型与Ⅱ型裂纹问题应力强度因子的解析解.在极限情形下,不仅可以还原经典的Griffith裂纹的结果,而且可模拟出十字裂纹和带双裂纹的圆形孔口问题.

电力系统故障定位原理综述

在电力系统中,由于输配电网络结构不同,因此适用于各自的故障定位方法各有不同。在现有研究的基础上,介绍了阻抗法和行波法在高压输电线路和中低压配电网线路的故障定位技术中的应用原理,并且对各种原理下的不同算法作出总结。在比较各种算法优缺点的同时,对今后研究趋势作出了展望。

具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题的应力分析

利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了具有不对称共线裂纹的圆形孔口的平面弹性问题,求得在裂纹尖端的应力强度因子.在极限情形下,不仅可以还原为已有的结果,而且给出带双对称裂纹的圆形孔口在裂纹尖端的应力强度因子.

幂函数型曲线裂纹平面问题的一般解

通过构造一个新的、精确的和通用的保角映射,利用Muskhelishvili复势法研究了任意自然数次幂的幂函数型曲线裂纹的平面弹性问题,给出了远处受单向拉伸载荷下裂纹尖端Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子的一般解.当幂次取不同的自然数时,可以退化为若干已有的结果.通过数值算例,讨论了幂函数型曲线裂纹的系数、幂次及在x轴上的投影长度对Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子的影响规律.

一维六方准晶中椭圆孔边裂纹的静态与动态分析

通过构造保角映射函数,借助复变函数方法,研究了一维六方准晶中椭圆孔边裂纹的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子的解析解.当椭圆的长、短半轴以及裂纹长度变化时,所得结果不仅可以还原为Griffith裂纹的情形,而且得到孔边裂纹问题、T型裂纹问题和半无限平面边界裂纹问题的应力强度因子的解析解.就声子场而言,这些解与经典弹性的结果完全一致.接着对椭圆孔边裂纹的动力学问题进行了研究,并得到了Ⅲ型动态应力强度因子的解析解.当裂纹速度V→0时,动力学解还原为静力学解.这些解在科学与工程断裂中有着潜在的应用价值.

一维六方准晶狭长体中非对称静态裂纹与快速传播裂纹的分析解

用复变函数方法求解了一维六方准晶弹性狭长体中含有一非对称半无限裂纹的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子的分析解,所得结果在一些特殊情形下可以退化为已有结果.对裂纹的动力学问题进行了研究,得到Ⅲ型动态应力强度因子的分析解,当裂纹速度V→0时,动力学解还原为静力学解.

摩擦系数对仪器化压入测试结果影响的有限元分析

针对材料弹性模量仪器化压入识别的两种代表性方法——Ma方法和Oliver-Pharr方法,应用有限元数值模拟,分析了金刚石压头与具有典型加工硬化特性的金属类被测材料之间接触面摩擦系数对弹性模量识别精度的影响,分析结果表明:摩擦系数介于0～0.2范围时,采用两种方法,弹性模量识别精度对摩擦系数的变化较敏感;摩擦系数大于0.2之后,两种方法对摩擦系数变化的敏感性降低,弹性模量的识别精度趋于稳定。对两种方法的测试精度进行比较可以看出,Ma方法测试结果的精度和相对于摩擦系数变化的稳定性均好于Oliver-Pharr方法,仪器化压入实验应使用Ma方法识别材料的弹性模量。两种铝合金材料的实验数据表明,将摩擦系数对测试结果的影响进行修正,可有效提高Oliver-Pharr方法弹性模量的识别精度。

小电流接地系统故障测距的方法研究

提出一种小电流接地系统故障测距的方法。该方法向线路注入高压脉冲直流信号,利用行波的折反射原理,通过比较在正常和故障线路上传播的高频暂态行波波形情况,并对检测到的反射行波进行滤波处理,找出差异点,从而确定故障点位置。大量仿真结果及现场试验证明,该方法在一定范围内确实可行。

仪器化压入仪机架受力变形及模态的有限元分析

利用ABAQUS分析软件,对高精度仪器化压入仪机架受力变形情况及模态进行了有限元分析。得到了机架受力时倾斜角度的变化规律以及机架的固有频率和振型。分析结果表明:机架倾斜造成的载荷测量值与真实压入载荷之间的百分比误差处于10-8量级,机架倾斜对压入载荷的测试精度基本不构成影响。机架前六阶的固有频率均处于低频范围,因此,测试时高精度仪器化压入仪的加/卸载过程应控制在准静态状态,且高精度仪器化压入仪应配备具有较好低频振动隔离特性的隔振台。研究为高精度仪器化压入仪机架的设计和改进提供了依据。

仪器化压入仪深度测量随动盘模态分析

建立了高精度仪器化压入仪深度测量随动盘的三维实体模型,并利用有限元分析软件ABAQUS计算了该模型的固有频率和振型。结果表明：深度测量随动盘第（1~6）阶的固有频率均处于低频范围（小于20Hz）,这就要求高精度仪器化压入仪的驱动部件应选用具有平滑线性力/行程控制特性的音圈电机,将压入测试时的加/卸载过程控制在准静态状态。此外,高精度仪器化压入仪应配备具有较好低频振动隔离特性的隔振台。分析对高精度仪器化压入仪的设计和改进以及工作环境的选择有一定指导意义。

仪器化压入硬度与维氏硬度的关系研究

对理想Berkovich压头和维氏压头几何形状的分析表明,名义硬度Hn与维氏硬度HV间存在如下近似函数关系:HV=Hn/1.08。以37种碳钢材料的单轴拉伸实验数据为例,利用非线性有限元分析软件ABAQUS,模拟分析了这组碳钢材料的仪器化压入响应,将得出的名义硬度除以1.08,并与这些碳钢材料维氏硬度的实验数据相比较,两者吻合较好,以上关系的正确性得到了验证。这一关系使仪器化压入硬度与传统硬度间的直接比较成为可能。同时,为薄膜材料、纳米材料等小尺度材料传统硬度的预测提供了可行性方法。

磁性聚合物微球固定化发酵液中脂肪酶

脂肪酶是一类功能多样且应用广泛的酶,但是由于游离酶活性易损失且难以分离回收,通常不适合实际应用。为了解决实际应用中游离脂肪酶的稳定性和重复使用性较差的问题,首先使用近平滑假丝酵母发酵生产脂肪酶,然后合成了聚酰胺-胺树枝状大分子接枝的聚甲基丙烯酸甲酯磁性微球[Fe_(3)O_(4)@poly(methyl methacrylate)/polyamidoamine,Fe_(3)O_(4)@PMMA/PAMAM],并用多种方法对其进行表征。进一步将Fe_(3)O_(4)@PMMA/PAMAM作为载体用于固定化脂肪酶,最优固定化条件为戊二醛用量0.6 mL、固定化时间5 h、固定化pH 8.0、固定化温度35℃,所得的固定化脂肪酶活性为864 U/g,酶活力回收率为74.29%。与发酵液中的游离脂肪酶相比,固定化脂肪酶的热稳定性和pH稳定性均明显增强。在连续循环使用10次后,固定化脂肪酶仍能维持72.23%的酶活性。4℃下贮存30 d后,固定化脂肪酶仍能保留71.44%的酶活性。

Nd:YAG/Cr^(4+):YAG/YAG键合晶体调Q激光输出特性研究

对激光二极管端面抽运Nd:YAG/Cr^(4+):YAG/YAG键合晶体的1 064nm被动调Q激光性能进行了研究.对比分析了Cr^(4+):YAG晶体初始透过率分别为84.9%和90.6%的调Q激光输出特性,以及不同耦合输出镜透过率对调Q性能的影响.结果表明,在特定抽运功率下,各输出特性参数的优化(高输出功率,高重复频率,窄脉冲宽度)分别对应一个最佳的输出镜透过率;随着抽运功率增加,对应最佳的输出镜透过率越大.对比两种初始透过率的Cr^(4+):YAG晶体对应的激光输出特性,84.9%初始透过率的晶体获得相对较低的平均输出功率,但相应的重复频率较小,脉冲宽度窄,使得调Q激光的峰值功率明显提高.采用30%透过率的耦合输出镜和10.4 W入射抽运功率下,获得了3.2 W平均输出功率、9.7ns脉冲宽度和52kHz重复频率的激光输出,经计算可知峰值功率达6.3kW.

基于仪器化压入测试方法的材料强度极限的测定

通过对弹塑性材料在Berkovich压头作用下的压入响应的量纲分析和有限元数值模拟表明,在材料强度极限和Oliver&Pharr硬度的比值(σE,b/Ho&p)与仪器化压入弹性功与总功的比值(We/W)之间存在简单的近似函数关系。针对常用的工程结构材料(应变硬化指数n介于0到0.25之间),得出了以上关系的最佳拟合关系式。据此,材料的强度极限可以由压入测试获得,铝合金的单轴拉伸与纳米压入实验证实了上述函数关系的正确性。

主动配电网孤岛划分的混合整数规划模型

无功平衡是制约孤岛可行性和安全性的重要因素,而作为主动配电网主要无功电源的分布式电源自身功率特性常常被忽视,使孤岛功率平衡难以满足。为调和模型求解速度与准确度的矛盾,构建了一种主动配电网孤岛划分的混合整数规划模型。该模型基于解析几何模型线性化DG的P-Q功率极限,有效计及了双馈风力发电机、同步发电机和逆变型发电机的功率特性;通过双线性模型线性化含电压功率乘积项的基尔霍夫电流方程;分离约束模型解决孤岛网络拓扑变化和负荷切除的问题;采用特殊排序集合2线性化平方项。通过算例验证了所提模型,结果表明:所提模型求解准确度高、适应性好,DG运行点满足功率特性,符合工程实际;合理化分段数取值是保证孤岛方案可行性和模型求解准确度的关键,推荐取分段数大于等于12,但其与求解CPU时间无单调关系。

一种改进的纳米压入测试方法

利用过量纲理论和有限元模拟分析了Oliver-Pharr方法识别材料折合弹性模量的精度。结果表明:理论测试误差明显依赖于卸载后的残余深度与最大压入深度的比值(hf/hm)和材料的应变硬化指数n。当hf/hm>0.7、n=0时,Oliver-Pharr方法计算的折合弹性模量最大测试误差将近32%,其原因是由于估算得到的接触深度明显低于真实的接触深度。在此基础上,提出一种改进的计算方法,对接触深度的估算进行修正,应用改进方法确定材料折合弹性模量时,最大误差可控制在±15%以内。两种铝合金材料的压入试验也证明了此结论。