圆形框架上的介电弹性体相变转换（英文）

为了模仿生物的附着功能和表面皮肤的纹理,对软材料介电弹性体(DE)上的相变转换进行了研究.圆形DE膜上涂有电极区域在电压作用下所呈现的平坦、褶皱或者膨胀凸起的状态,验证了相变转换与失效现象的理论预测.当介电弹性体膜受到径向力和逐渐递增的电压时,在介电失效之前会发生4种试验现象:膜上通电区域扩张,薄膜保持平坦直到破裂;从平坦状态转变为凸起状态;膜上褶皱部分和凸起部分共存;涂有电极区域完全转换为褶皱状态.在第4种现象中又存在2种情况:褶皱在膜上小区域内形成,然后逐渐增加直至膜上涂电极的区域全部变为褶皱;褶皱区域和平坦区域不断相互转换,直到电击穿.研究发现无预拉伸时,薄膜在不断增大的电压作用下膨胀凸起,而褶皱现象一般出现在较大的预拉伸作用下,因此预拉伸对介电弹性体的机电相变有着显著的影响.

温度和应变率对NiTi记忆合金相变转化率的影响

为了探讨温度和应变率对NiTi记忆合金相变转换率的影响,本文利用准静态试验机和分离式Hopkinson压杆的恒应变率技术对板条状和圆柱状试样进行了不同应变率的试验,同时通过改变温度检查相变转换的速度,结果表明:在较低的10-2/s应变率下,NiTi记忆合金伪弹性变形过程自身就会有6.5℃温升,这意味着在高应变率下其性能是温度与率的耦合效应;随外界环境温度的增加,NiTi记忆合金的相变恢复速率由递增趋于一稳态值,当温度超过365K时,恢复速率趋缓至约0.014mm/s;随应变率增加,相变转换率会趋于极限,即应力诱发的奥氏体向马氏体相转化阶段在应变率超过6000/s时基本不变,表明更高的应变率已不能引起NiTi相变转换。

水下近自由面爆炸过程中的多相流运动特性研究

水下近自由面爆炸现象涉及到爆轰气体产物、水以及空气等多种流体之间的相互作用过程,同时还伴随有明显的汽液两相之间的相变转换。为了理解和掌握近水面爆炸过程中的多流体非线性耦合特性,引入基于相变转换的多相可压缩流体计算模型进行分析。采用一维激波管问题对计算模型的精确性和收敛性进行测试验证,在此基础上利用二维轴对称模型模拟近水面爆炸过程,获得冲击波传播、空化产生与溃灭、爆炸气泡运动等过程。爆炸气泡运动的计算结果与试验结果具有一致性。对于由水下爆炸引起的近自由面空化现象,数值模拟清晰展示了空化域的产生、发展及其溃灭的完整过程。空化域由开始的单连通域演化为涡环形态,并向外扩展直至完全溃灭。将蒸汽体积分数0.5‰作为空化域的识别判据时,计算获得的空化域的演化过程与试验结果较为一致。数值模拟结果还进一步揭示了空化域内部的一些重要的物理特性,本文的研究结果能够为水面舰艇结构的抗爆抗冲击防护研究提供技术支撑。

VO_2薄膜智能玻璃的研究进展

从建筑节能的角度,概述了几种节能玻璃的特点,提出了新型VO2镀膜玻璃的智能化特性,并阐述了近年来对VO2薄膜的主要研究工作以及今后的努力方向。

水下爆炸近自由面空化载荷特性分析

水下爆炸近自由面空化对于冲击波传播、爆炸气泡运动以及水面结构冲击损伤都存在重要影响。目前国内外主要采用单流体模型来处理空化,但是难以精确获得空化演化过程中的溃灭载荷以及空化域内部的流场特征。文中引入考虑相变转换的四方程模型,利用2阶MUSCL-Hancock重构格式和HLLC近似黎曼求解器求解齐次双曲型方程,再采用牛顿迭代法求解相变方程。利用水下爆炸近自由面空化试验对该模型进行了初步验证,获得了空化域的典型运动形态和内部压力载荷特性。并在此基础上探索了不同爆深和药量对空化载荷的影响规律,发现空化域内部压力分布范围较广,并非维持在恒定的饱和蒸汽压附近。文中工作可为水下爆炸空化的深入研究提供参考。

圆形和球形结构介电弹性体的解析模型（英文）

为了模仿皮肤特征,对涂有柔性电极的介电弹性体(DE)膜施加高电压,使其产生纹理褶皱等现象.为了开发软驱动飞行器等设备,往DE球壳内部充入质轻气体,使其产生可控的飞行运动.依据实验现象与数据,建立了圆形DE薄膜相变转换的计算模型;同时,比较了不同的DE (丙烯酸聚合物和乳胶)球体驱动器与氦气相结合的变形特征.乳胶气球内部的压力峰值远大于VHB(丙烯酸聚合物)球体的压力峰值,但是其极限拉伸却较小,利用这一现象,能够实现VHB球壳在驱动状态下的大变形.另外,多层DE球形壳在电压作用下,能够实现比单层球壳更大的体积变化.研究表明:预拉伸是引起圆形DE膜平坦、皱褶和膨胀区域之间相变转换的关键因素之一;内部压强决定着球体驱动器的机电性能.

水下爆炸引起的近自由面空化机理研究

水下爆炸过程中总会伴随有空化的产生,空化运动对于冲击波传播、爆炸气泡脉动以及周围结构物变形与损伤都会产生重要的影响。该文针对水下爆炸引起的近自由面空化现象,采用液-汽-空气-爆炸气体等多相可压缩流体模型,并结合相变转换模型来处理液相与汽相之间物质和热量的交换。该系统的控制方程采用分步法处理,首先利用二阶MUSCL-Hancock重构格式和HLLC近似黎曼求解器来求解齐次双曲型方程,再采用牛顿迭代法求解相变方程。利用一维激波管问题上对计算模型中的相变转换以及激波的捕捉能力进行了数值考核。针对水下爆炸引起的近自由面空化现象,首先在一维平面模型中对空化机理进行了探索,观察到了水中空泡在溃灭过程中出现的明显分层现象;然后利用二维轴对称模型模拟了水下爆炸引起的近自由面空化完整过程,发现在空化的演化过程中会出现涡环及其不断向外扩展的现象,数值模拟获得的空化域形态及其运动过程与试验观测基本一致。从流场中部分测点的压力时程曲线来看,相变模型对于早期冲击波阶段压力载荷的影响较小,而对空泡溃灭阶段的压力载荷有一定的影响。数值模拟结果初步证明了基于相变转换的空化计算模型能够有效预测水下爆炸引起的近自由面空化的产生、发展及其溃灭过程,为水下爆炸空化效应的深入研究提供了重要参考。