热重分析法研究煤粉燃烧过程动力学的Arrhenius方程修正式

煤粉的燃烧过程常被作为能量的提供者应用于不同工业,为研究升温速率对煤粉燃烧过程动力学的影响.本文采用热重分析法对20℃/min、25℃/min、30℃/min和35℃/min升温速率下的煤粉燃烧过程进行分析.结果表明:随升温速率的提高,煤粉燃烧过程有明显的热滞后现象.根据煤粉燃烧过程的特点,以反应速率曲线波谷对应的温度点,将着火点到燃尽点的燃烧过程划分为两个阶段,并分别采用界面化学反应模型和内扩散模型来描述相应阶段的动力学过程.由所获得动力学参数可知,不同升温速率下活化能E_(ai)和指前因子Ai的动力学补偿效应可表示为ln A_i=a E_(ai)+b,升温速率β对活化能E_(ai)的影响可表示为E_(ai)=△E_alnβ_i+E_(a0).随将常用的Arrhenius方程ln k_i=-E_(a0)/RT+ln A_0修正为ln k_i=-E_(a0)/RT+△E_a(a-1/RT)lnβ_i+ln A_0来描述升温速率β对煤粉燃烧过程反应速率常数k的影响.而后,采用10℃/min、15℃/min、40℃/min和45℃/min升温速率下的煤粉燃烧试验对Arrhenius方程修正式的外推性进行验证,效果良好.因此,Arrhenius方程修正式不仅能很好地描述升温速率β对煤粉燃烧过程化学反应速率常数k的影响,而且还具有一定的外推性.

修正的Arrhenius方程与过渡状态理论

用过渡状态理论导出了修正的Arrhenius方程。该方程与Eyring方程是等价的,但仅适用于参数n为负数的情况。

基于修正Arrhenius活化能方法的HTPB推进剂贮存寿命预估

对HTPB推进剂高温加速寿命试验的老化起点进行了修正,并将Arrhenius方程中活化能与温度的函数关系修正为多项式形式。通过2种HTPB推进剂老化试验数据的回归结果得到修正活化能方法的老化模型,外推出25℃下的贮存寿命分别为12.8 a和11 a,与常温外推试验数据相符,且误差小于传统Arrhenius方法。

Arrhenius方程应用新方法研究

提出了一种快速评价电子元器件的新方法,该方法具有快速、准确、成本低、效率高等优点。利用Arrhenius方程,能快速准确地确定元器件退化的失效敏感参数和退化机理;可对单样品求出与失效机理相关的失效激活能和寿命;通过多样品试验,可得到寿命分布、寿命加速特性和失效率等可靠性参数。以DC/DC电源变换器和高频小功率管3DG130为例,通过实验与现场数据的对比,证明了新方法的正确性和有效性。该方法适用于失效率优于10-7/h(λ<10-7/h)的高可靠性产品的定量评价。

基于修正Arrhenius方法的SRM药柱储存寿命预估

高温加速老化法常用来解决固体推进剂药柱储存寿命预估问题。介绍了传统的加速老化Arrhenius模型在解决SRM药柱储存寿命预估问题中的应用,并针对传统Arrhenius方法的局限性,将Arrhenius公式修正为三参数公式,并给出了修正Arrhenius寿命预测模型的理论推导。分别基于该传统方法和修正方法对某型SRM药柱储存寿命进行了预估,并与常温试验外推储存寿命进行了比较。结果表明,修正Arrhenius方法预估误差更小,预估精度更高,更适用于SRM药柱储存寿命的预估。

Arrhenius方程外推法预测聚碳酸酯的贮存寿命

通过人工热氧加速老化试验与大气自然环境老化试验,研究聚碳酸酯(PC)人工加速老化与真实大气自然环境老化的相关性;以Arrhenius方程为理论基础,建立聚碳酸酯贮存寿命预测方程,利用该方程预测聚碳酸酯在成都地区大气自然环境中的贮存寿命,理论贮存寿命值与真实大气自然环境贮存寿命值相近。

Arrhenius方程结合特征指标在蔬菜货架期预测中的应用

货架期预测模型可以用来预测蔬菜的货架期。文章通过数学模型讨论蔬菜相关品质,如VC降解、叶绿素损失、颜色以及质构的变化;介绍不同研究中使用的Arrhenius模型及相关参数或方程,比如Q10、Weibull方程,Michaelis-Ment-en方程和不同级数的动力学方程,还介绍各个预测模型的局限性。经典的Arrhenius模型结合动力学方程形式有待改进,而Arrhenius方程结合Weibull模型和Michaelis-Menten方程则有望在新鲜蔬菜货架期中广为应用。

复合固体推进剂高温加速试验理论与方法(1)——Arrhenius方程的适用性

国内外普遍采用高温加速试验方法,以Arrhenius方程作为动力学模型评估聚合物材料包括复合固体推进剂的老化性能和贮存寿命。近年来,Arrhenius方程在复合固体推进剂老化和寿命评估的适用性受到一些质疑。为探讨Arrhenius方程的适用性问题,本文综述了Arrhenius方程在国内外固体推进剂贮存老化评估中的应用情况,从理论源头梳理了Arrhenius方程的形成过程和相关参数物理意义,指出了目前在Arrhenius方程理论认识和应用上的误区。理论分析表明,在Arrhenius方程形式下,频率因子和活化能两个参数之一是温度的函数;对于固体推进剂,现行标准允许的加速试验温度范围内活化能可视为定值。应用Arrhenius方程应符合下述条件:1)研究所涉及的温度范围内老化机理可视为一致;2)各加速试验温度下,老化程度相当;3)参数k应符合速率常数的物理意义。性能随时间变化的数学模型中参数k不符合速率常数定义,使用应慎重,推荐使用性能对数模型替代。

VTI介质修正声学近似qP波波动方程与模拟

各向异性介质中纵横波通常耦合在一起传播,纵横波解耦是地震波传播理论研究的重要内容。经典的声学近似通过设置垂向qSV波速度V_(S0)为0来解耦qP波场,但是存在退化qSV波等问题。本研究将垂向qSV波速度V_(S0)考虑成波数k_(x)、k_(z)和各向异性参数ε、δ的函数,对声学近似进行修正,推导了VTI介质修正声学近似qP波频散关系和波动方程。VTI介质修正声学近似qP波波动方程包含椭圆项和非椭圆项两部分,因此采用混合有限差分/伪谱算法进行求解,即采用有限差分法求解椭圆项、伪谱法求解非椭圆项。频散关系分析和数值示例表明,基于修正声学近似的qP波波动方程不包含退化qSV波,是纯qP波方程,与弹性波方程模拟结果吻合较好,且具有较高精度;该方程在ε≥δ和ε<δ的VTI介质中均是稳定的,并且精度高于声学近似模拟结果。

基于Arrhenius方程封隔器胶筒的寿命预测研究

为预测封隔器胶筒的使用寿命,文章将封隔器胶筒的橡胶材料的拉伸强度作为评判封隔器胶筒密封失效的依据,采用加速老化试验方法对封隔器胶筒橡胶材料寿命进行预测研究,并根据现场应用效果统计验证预测结果。首先将与封隔器胶筒同批次的四丙氟橡胶材料制成标准试样,分别在200、230、260和280℃下进行热空气加速老化试验,分析其拉伸强度与老化温度和老化时间的关系。基于Arrhenius方程原理,结合有限元分析结果和地面性能试验数据,拟合后得到退化轨迹方程,进行封隔器寿命的预测研究。研究表明:封隔器胶筒寿命与温度呈线性相关关系;应用Arrhenius方程预测封隔器胶筒寿命,其结论对现场具有较好的参考意义。

浅析Clausius-Clapeyron方程与Arrhenius公式的类似性

通过对重点知识单元热力学和动力学的基本公式Clausius-Clapeyron方程和Arrhenius公式的相似性分析、内在统一性论证,作出深度挖掘各公式间联系的有益探索,切实提高教学质量。

近β钛合金Ti-55511热塑性变形的流变应力分析与Arrhenius本构方程研究

主要研究Ti-55511钛合金在变形温度为700~850℃、应变速率为0.01~10 s-1、真应变为0.6条件下的热压缩变形行为。结果表明,Ti-55511钛合金的流变应力受变形温度和应变速率的影响显著,峰值应力随变形温度降低和应变速率升高而升高。为消除热压缩过程中的温升效应,提高模型的准确性,本文采用新的温度修正方法,即通过Arrhenius方程推导,并利用数学外推法,对实验流变应力曲线进行温度修正,修正结果表明,变形温度越低、应变速率越高,温升和流变应力增量越大。在温度修正的基础上,建立基于应变补偿的Arrhenius本构方程,用该本构方程预测的流变应力与实测流变应力之间的相关系数(R2)和平均绝对相对误差(average absolute relative error,AARE)分别为0.991和6.65%,表明用本构方程能够精确地预测不同热变形条件下的流变应力。

带立方非线性修正Camassa-Holm方程的初值问题

该文利用Kato半群理论和耗散算子的定义,研究了带立方非线性修正Camassa-Holm方程的初值问题,并在Sobolev空间H^(s,p)(R)(s≥1,p∈(1,∞))中建立了其解的存在唯一性,推广了Fu等在Besov空间B_(p,r)^(s)(R)(p,r≥1,s>max{2+1/p,5/2})中所得到的适定性结果(J Differ Equations,2013,255:1905-1938).

Arrhenius方程在家居清洁产品稳定性预测中的应用探索

采用Arrhenius方程,研究了家居清洁产品性能的稳定性。通过45℃和35℃加速试验,25℃或常温作参照试验,测试了样品的香味时间,消泡剂失效时间,黏度、有效氧降低至不可接受值时间。发现25℃或常温作参照有效期实验值接近由SL25℃=SL235℃/SL45℃计算出的理论值,最大偏差不会超过30%。结果表明,由Arrhenius方程推导出来的有效期预测公式SL25℃=SL235℃/SL45℃,适用于家居清洁产品稳定性预测。

基于Arrhenius与机器学习的TC21钛合金本构模型研究

目的比较Arrhenius方程和机器学习方法在TC21钛合金本构模型建立中的优劣,为TC21钛合金在实际工程应用中的性能预测、优化设计和安全评估提供理论指导。方法通过使用Gleeble-3500热模拟机,获取了锻态TC21钛合金在不同温度和应变速率下的真实应力应变数据。基于实验结果,分别采用Arrhenius方法和支持向量机方法建立了相应的本构模型。相较于基于热力学原理的Arrhenius本构方程,采用支持向量机方法的本构模型更为先进。该模型能够从有限的数据中深入挖掘材料性能与温度、应变速率之间的复杂非线性关系,从而更准确地预测TC21钛合金在不同条件下的力学性能。为了全面评估这2种模型的预测准确性,计算了它们的模型相关系数和均方根误差。结果研究结果表明,基于机器学习的本构模型在预测TC21钛合金的应力应变行为方面展现出显著的优势。其相关系数高达0.9774,远高于Arrhenius模型的0.9317。在评估预测精度的均方根误差上,机器学习方法也表现出色,仅为5.49,相较于Arrhenius模型的20.67显著降低。结论利用机器学习方法建立的TC21钛合金本构模型具有更高的精度和可靠性。在实际工程应用中,这将为钛合金的性能预测、优化设计和安全评估提供更为准确的科学依据。

基于修正流变应力的6013铝合金本构方程和热加工图

基于6013铝合金热压缩原始真应力-应变曲线,在摩擦、温度双修正基础上建立应变修正后的Arrhenius本构方程,并对模型进行误差分析。根据动态材料模型理论和Prasad失稳判据,建立6013铝合金变形温度为530~575℃、应变速率为0.001~0.1 s^(-1)条件下的热加工图。研究结果表明:经过摩擦和温度双修正后的应变修正Arrhenius本构方程预测精度更高,流变应力预测值和实验值之间的相关系数为0.997,平均绝对误差为0.3 MPa,平均相对误差仅为3.06%。在整个变形过程中没有失稳现象,功率耗散效率η在0.3以上,主要的软化机制为动态再结晶。随着功率耗散效率η从0.32增加到0.36,晶粒的形貌由扁平状转变为等轴状,晶粒平均等效圆尺寸逐渐减小。考虑细化合金的晶粒,变形温度为560~575℃、应变速率为0.03~0.1 s^(-1)是较合适的工艺参数。

修正Kawahara方程的收敛问题与色散爆破

该文主要研究修正Kawahara方程的收敛问题与色散爆破.首先,利用傅里叶限制范数法,高低频分解技巧以及Strichartz估计,用三种不同的方法证明在空间H^(s)(R)(s≥1/4)中,对几乎处处的x∈R,当t→0时,u(x,t)→u0(x),其中u(x,t)是修正Kawahara方程的解,u0(x)是其柯西问题的初值.其次,利用三线性估计和傅里叶限制范数法,证明在空间H^(s)(R)(s>0)中,当t→0时,u(x,t)→U(t)u0(x)(与x无关).最后,给出方程解的色散爆破.

修正共轭梯度算法求解四元数Sylvester张量方程

本文提出一类张量形式的修正共轭梯度算法求解四元数Sylvester张量方程.证明在不计舍入误差的情况下,所提方法可在有限迭代步内获得张量方程组的解.进一步,通过选择特殊类型的初始张量,可获得方程组的唯一极小Frobenius范数解.通过数值算例验证了所提出算法的可行性和有效性.

基于Arrhenius方程预测既有构件混凝土材料的潜在AAR安全性

针对具有潜在碱集料反应(AAR)影响的既有构件混凝土,探索了基于Arrhenius方程描述的反应动力学原理快速预测其AAR安全性的方法。以碱含量分别为2.99、3.89 kg/m^3两组混凝土为对象,综合混凝土材料组成与孔溶液碱度、芯样试体实验室快速膨胀数据拟合和Arrhenius模型寿命计算,结果表明:养护温度和养护液碱度对混凝土试体的膨胀具有明显的促进作用;根据高温、高碱条件下快速膨胀试验和拟合结果,可以获取混凝土在实际孔溶液碱度和常温条件下的膨胀速率常数和预期服役寿命;碱含量分别为2.99、3.89 kg/m^3的两组混凝土,其AAR风险预测结果有显著差别。建立混凝土AAR性能快速试验方法和优化基于AAR反应动力学的寿命预测模型是发展基于性能的混凝土AAR耐久性设计和评估的发展方向。