多簧片结构的磁保持继电器多物理场刚柔耦合仿真模型建立和实验分析

多簧片结构的磁保持继电器衔铁转动引起的触点碰撞、弹跳现象使运动过程复杂,静、动态特性理论分析和仿真模型建立困难。以某型号多簧片结构的磁保持继电器为研究对象,理论分析结构拓扑及工作机理,考虑触点间切入深度,引入狄拉克函数和赫维赛德函数,解决簧片受力分散及触点由于碰撞、弹跳引起的作用力不连续问题;将簧片等效为悬臂梁,基于欧拉-伯努利梁理论建立触簧系统三簧片分段耦合动力学模型。利用Ansys Maxwell引入基于误差的自适应网格划分方法求解电磁机构静态特性;考虑触簧系统簧片运动变形效应,通过ADAMS基于模态理论,构建刚柔耦合动力学仿真模型。基于分段动力学思想,搭建电-磁-机械运动多物理场刚柔耦合仿真模型。利用高速摄像机、电流探头等设计磁保持继电器实验方案,搭建实验平台,测试并分析磁保持继电器触点吸合运动时间、触点压力、弹跳时间、线圈电流,并分析人工装配簧片引起触点压力不同使继电器动作过程存在的不一致性问题,验证该文所提多簧片结构的磁保持继电器特性分段耦合分析方法和多物理场刚柔耦合仿真模型的有效性。

基于储层砂岩孔隙结构的地震岩石物理模型

在实验室内对新疆车排子地区春光油田沙湾组储层砂岩样品进行了系统地震岩石物理实验,在确定储层砂岩中不同孔隙类型组成条件下,基于非接触模型综合考虑储层砂岩孔隙度以及孔隙形状对于干燥岩石骨架弹性性质的影响,并利用实验结果对模型参数进行标定进而建立表征目标储层岩石骨架地震弹性性质的岩石物理模型,模型结果与实验结果吻合良好。依据实验及模型结果,利用喷射流作用模型替代传统Gassmann方程进行流体替换,同样能够较好地对超声频率实验结果进行解释。

WC-Ni基硬质合金微观结构和物理力学性能调控研究进展

WC-Ni基硬质合金用作磁性材料成形模具、核主泵机械密封关键部件以及磨蚀性服役工况耐磨零件独具优势。由于材料体系的本征特性,与WC-Co合金相比,在黏结金属含量相同和合金晶粒度相近条件下,WC-Ni基合金强度、硬度和韧性均明显较低,高性能化面临挑战。本文对WC-Ni三元合金和含其它合金组元WC-Ni基合金的微观结构和物理力学性能调控,以及含Ti板状晶WC-Ni基合金的研究进展进行综述,旨在奠定高性能WC-Ni基硬质合金新材料高效开发的基础。

物理力学原理在包装结构设计中的应用与思政思考

现代包装工业的快速发展对包装结构的设计提出了更高要求,特别是在保证产品安全运输、提高用户体验以及环保可持续性等方面。物理力学原理,作为研究物体运动和变形规律的学科,为包装结构设计提供了科学依据和有效方法。深入分析了物理力学原理在包装结构设计中的实际应用;结合思政思考,强调在包装设计中注重创新与实践相结合,推动包装工业与科技、文化、社会的融合发展。以期为包装行业的可持续发展提供新的思路和方向。

基于逆向教学设计促进高中物理结构化学习

课程内容结构化要落实到学生的结构化学习中,才能真正培育学生的学科核心素养。结构化学习是获得大概念和促进深度学习的过程,能让学生达成知识结构化、思维结构化、实践结构化,它需要教师的结构化教学和持续评价,而逆向教学设计有助于其实现。在具体教学中,教师可基于逆向教学设计的逻辑和内涵,综合课程标准、教材内容和学情确定结构化的学习目标,收集学生学习表现方面的证据并进行综合分析和论证以确定结构化的评价任务,再根据前两者确定学习过程中的重要环节并以学生为中心设计结构化的学习活动。

剪力墙结构智能化生成式设计方法:从数据驱动到物理增强

建筑结构的智能化方案设计是智能建造的重要内容。既有研究提出了基于深度神经网络的剪力墙结构生成式设计方法框架、智能设计算法、设计性能评价方法等,完成了从数据驱动到物理增强的智能化设计方法的发展,但目前尚未有研究针对不同设计条件下数据驱动和物理增强方法的设计能力进行详细对比,且基于计算机视觉与基于力学性能的评价方法尚未有明确的关系,难以有效保证计算机视觉评价方法的合理性。基于深度生成式算法对比和算例分析,开展数据驱动和物理增强数据驱动方法的详细对比,并进一步验证基于计算机视觉评价与基于力学分析评价方法的正相关性。结果表明:数据驱动的方法易受到数据质量与数量的约束,而物理增强数据驱动的方法设计性能更加稳定,基本摆脱数据质量和数量的约束;基于计算机视觉综合评价指标SCV的合理性阈值为0.5,对应力学性能差异约为10%。

淀粉多尺度结构及物理改性调控淀粉消化特性的研究进展

淀粉为人体生命活动提供必须的热量,但它通常有较高的血糖生成指数,消化后易导致血糖水平陡增,引发胰岛素抵抗,危害健康。淀粉的消化特性与其多尺度结构有关,通过改性改变淀粉的多尺度结构可以实现对淀粉消化特性的调控,而物理改性因安全简便、环境友好的特点受到越来越多的关注。基于此,本文概述了淀粉的消化特性,分析了淀粉多尺度结构与消化特性的关系,综述了水热处理、微波、挤压、高压均质、超声波、冷等离子和物理包封等物理改性对淀粉消化特性的调控,展望了淀粉消化特性的未来研究方向。

二硫化钼在电子束辐照下的缺陷结构演变及其物理机制研究进展

二硫化钼(MoS_(2))丰富的多原子结构赋予了它优异的电学、光学、催化等性能,这引起了人们的极大兴趣。而MoS_(2)中存在的缺陷结构往往会对其性能产生显著的影响,通常认为这种影响是负面的,因此以往的研究几乎都是在尽量避免缺陷结构的产生。但是最近也有一些研究表明MoS_(2)缺陷的存在对其应用起到了积极作用。为了能够更好地利用MoS_(2)的缺陷结构,使其产生积极影响,首先需要了解这些缺陷结构,弄清楚它们的演变方式和相关物理机制,并用来指导MoS_(2)的可控纳米加工和实际应用。本文总结了MoS_(2)不同类型的缺陷结构以及在电子束辐照下MoS_(2)的结构演变行为,从中探究电子束与MoS_(2)缺陷结构交互作用的机理。通过分析传统物理机制的不足,提出了两个全新的概念——纳米曲率效应和电子束非热激活效应,分别从纳米空间限制角度和超快时间限制角度来挖掘这些实验现象背后的深层物理机制。最后,本文还提出了对MoS_(2)缺陷结构调制与纳米可控加工的看法和展望。

基于流固物理场的电机逆变器功率模块散热结构优化设计

散热设计在电机逆变器功率模块研制过程中至关重要,温升是影响逆变器功率模块散热的关键因素。为了探究其温升特性,建立了一种基于流固物理场的电机逆变器功率模块结构模型,采用有限元分析法对功率模块的3D温度场和流体场进行了计算,分析了功率模块内部温度场及湍流流线的分布情况。在此基础上,进一步分析了导热胶脂参数、环境温度、风扇面积及格栅面积对功率模块温升的影响,得到一种优化后的功率模块流固物理场结构模型。结果表明,考虑空气流场的流固物理场模型能分析电机逆变器功率模块内部的温度,也可确定影响其温升的关键性因素。经优化后,在环境温度为20℃和125℃下,该模型能分别有效降低电机逆变器功率模块23.1%和10.01%的温度。该研究为电机逆变器功率模块的封装热设计提供了参考,同时为功率模块结温的在线估算提供了依据。

评价素养视域下中学物理教师命题能力结构与培养策略

命题能力是教师进行教学评价、有效保证教-学-评一致性的关键能力。本研究在教师评价素养视域下探讨中学物理教师命题能力结构,通过探索性和验证性因子分析方法,得出其包含标准依照能力、试题开发能力、整卷统合能力、技术调用能力和理念把握能力五个构成要素,并阐释了各要素的内涵。在此基础上,提出从实践培育、专业支持及环境保障三个方面提升教师命题能力的培养策略,以期为提升中学教师命题能力提供有力抓手。

深松对黑土物理特性及真菌群落结构的影响

为阐明不同深松方式对黑土耕层物理特性与真菌群落结构影响,于2018‒2020年开展大田试验,以旋耕为对照,设3个深松年限(1,2,3 a)和3个深松深度(25,35,45 cm)共10个处理,分析0~20 cm耕层物理特性及玉米根际土壤真菌群落结构变化。结果表明:相较于旋耕,深松可使0~10 cm土层土壤含水量、温度、容重降低,土壤毛管孔隙度增加。从深松深度来看,深松45 cm(CS)处理对0~10 cm土层土壤含水量影响最大,深松25 cm(QS)处理土壤温度整体降幅最大,深松35 cm(SS)处理土壤容重最小;各处理可使10~20 cm土层土壤含水量、容重升高,使毛管孔隙度降低,这一规律与0~10 cm土层相反。同时,深松后土壤结构指数(generalized soil structure index,GSSI)、土壤三相结构距离指数(soil three-phase structure distance,STPSD)与土壤容重分别呈极显著正、负相关。Ace指数与土壤温度呈显著正相关,表明土壤温度提高有利于真菌群落丰富度提升。相较于旋耕处理,深松处理导致子囊菌门(Ascomycota)相对丰度大幅降低,被孢霉门(Mortierellomycota)、担子菌门(Basidiomycota)相对丰度大幅增加。这表明剧烈的土壤扰动在影响耕层水热状况的同时,也改变了真菌群落结构,使其向新群落结构发展。从属水平看,各深松处理较CK(旋耕)提高双极霉属(Bipolaris)、葡萄状穗霉属(Stachybotrys)、附球菌属(Epicoccum)、Dioszegia和Papiliotrema相对丰度,降低Myrmecridi⁃um、帚枝霉属(Sarocladium)、Plectosphaerella(织球壳菌属)、枝鼻菌属(Cladorrhinum)和尾孢菌属(Cercophora)相对丰度。根据单因子相似性分析(analysis of similarities,ANOSIM),各处理间真菌群落差异显著(R=0.253,p=0.002)。深松深度相较于深松年限更易使真菌群落产生差异,而深松年限增加会减小不同深度造成的差异。

物理协同酶法处理对青稞淀粉结构的影响

为研究物理协同酶法处理对青稞淀粉结构特性的影响,采用超声、压热协同普鲁兰酶对青稞淀粉进行处理,测定了处理后样品的颗粒形貌、晶体结构、官能团结构、粒径大小。试验结果表明,处理可以提高抗性淀粉和直链淀粉含量,降低支链淀粉的含量。改性处理使青稞淀粉颗粒的原始结构遭到了严重破坏,呈现出团状结构,表面粗糙,布满褶皱、裂纹和孔洞;淀粉的偏光十字消失。改性后的青稞淀粉表面积平均粒径增大,大颗粒数目增加。物理协同酶法处理增加了青稞淀粉的结晶度,晶型由A型晶体向B型转变。改性处理没有产生新的化学基团和化学键,只是改变了青稞淀粉内部结构的重新排列。此外与青稞原淀粉相比,改性青稞淀粉的有序度(DO)值增大,其中普鲁兰酶处理后的青稞淀粉的DO比值最大。改性处理使青稞原淀粉颗粒中的淀粉分子分解成小分子又重新结晶,形成的改性青稞淀粉含有更加致密的大淀粉晶体。

改性煤矸石对砂姜黑土物理结构及有机碳组分的影响

为了探究改性煤矸石对砂姜黑土胀缩性、有机碳及其组分的影响,将煤矸石破碎为3种水平(0~2、2~5、5~8 mm),并将其分别在3%氢氧化钠溶液(75℃)和5%盐酸溶液(70℃)中浸泡保温2 h获得碱改性煤矸石和酸改性煤矸石,对煤矸石改性前后结构进行表征。以砂姜黑土为研究对象,通过室内培养试验分析改性煤矸石对土壤容重(ρb)、总孔隙度(φ)、微观孔隙参数、收缩特征及有机碳组分变化的影响。结果表明:碱改性、酸改性煤矸石添加后ρb较对照(不添加煤矸石处理)显著降低25.60%~38.69%、26.19%~35.71%,较煤矸石处理降低1.57%~5.50%、0.85%~2.36%;φ较对照分别提高44.34%~67.02%、45.38%~61.88%,较煤矸石处理分别提高1.34%~3.84%、0.65%~2.19%;土壤微观孔隙体积均有一定程度下降,微观孔隙平均直径增大;土壤线性伸展系数整体趋势为对照>5~8 mm煤矸石>2~5 mm煤矸石>5~8 mm酸改性煤矸石>5~8 mm碱改性煤矸石>0~2 mm煤矸石≈2~5 mm酸改性煤矸石>2~5 mm碱改性煤矸石>0~2 mm酸改性煤矸石>0~2 mm碱改性煤矸石,收缩率整体变化趋势与土壤线性伸展系数一致。土壤有机碳、溶解性有机碳、易氧化有机碳、微生物生物量碳含量较对照分别增加了103.19%~328.88%、98.23%~470.50%、100.00%~279.90%、85.88%~347.53%。随煤矸石粒径增大,ρb与碳组分含量整体呈下降趋势,土壤线性伸展系数与收缩率呈上升趋势。结构方程表明,土壤胀缩性是影响土壤有机碳组分含量累积的关键因素。综上,酸、碱改性煤矸石添加均能降低土壤ρb、改善土壤孔隙结构及胀缩性,增加有机碳及其组分含量。碱改性改良效果总体优于酸改性,小粒径优于大粒径,因此得出淮北地区比较科学合理的砂姜黑土改良措施是添加0~2 mm碱改性煤矸石。

基于多物理场仿真的低频变压器温度特性分析及导向结构优化

为了降低低频工况下油浸式电力变压器的热点温度与内部温升,基于电磁-热-流体场多物理场耦合对低频变压器绕组区域导向结构开展优化分析。通过对变压器电磁部分的有限元数值计算,确定低频变压器与同工况下的工频变压器在铁芯和绕组区域的磁密分布与损耗特性区别。然后在此基础上将铁芯和绕组的损耗作为热源代入流体场和温度场进行仿真分析,得到变压器整体和绕组区域局部的温度及油流分布。最后通过构建20 Hz低频变压器绕组区域的油流传热模型,结合有限元仿真研究导油挡板数量与分布对绕组区域油流量、平均温度和热点温度的影响,并获得导向结构的最佳分配方案。研究结果表明,20 Hz低频变压器绕组区域的热点温度较无挡油板的模型下降了14.44%,该结果可为低频变压器紧凑化设计提供优化方案。

指向结构化的复习教学策略——以高中物理力学规律教学为例

知识结构化有助于深度理解知识、统摄知识,是问题解决能力的关键。针对高中物理复习教学中知识碎片化、零散化的现状,以高中物理力学规律为例,提出结构化教学的策略。探索利用结构化的思维,优化复习模式,提升复习效果。凝练了结构化教学的三大实践策略:知识体系结构化、解决思维结构化和认知迁移结构化。

结构化思维工具在物理错题分析中的应用

在中学阶段的物理学科学习过程中,学生需要完成大量的作业和考试以巩固和掌握相关知识,这个过程中做错题是不可避免的,针对这些错题信息进行有效的分析整理可以帮助学生更好地提升物理学习成绩。教师可以运用结构化思维工具,引导学生对这些错题进行科学合理的归因分析,并制定出针对性的错题解决方法,让学生不断加深对物理学科知识的理解,锻炼学生分析问题解决问题的能力,提升学习效率。

城市绿地不同林分结构特征对土壤物理性质的影响

科学调整林分结构是解决城市绿地人工林土壤退化的重要途径。研究旨在为城市绿地合理经营提供理论依据。在山西省太原市森林公园中选取油松、榆树和刺槐人工纯林,分别设置20 m×20 m样地并以5 m间距均匀采集土壤样品,基于立木定位和每木检尺计算距土壤采样点不同半径处的林木株数、邻近木平均胸径等林分结构参数,采用Pearson相关和偏最小二乘回归分析法探讨林分结构因子对土壤物理性质的影响。结果表明,不同林分土壤物理性质存在一定差异,榆树林下土壤容重显著低于油松林和刺槐林,而土壤含水量、毛管持水量、毛管孔隙度、饱和持水量高于油松林和刺槐林。林分结构因子与土壤物理性质的相关系数在与立木冠幅均值大小近似的尺度上呈现最大值。通过Pearson相关性分析和偏最小二乘回归分析双重验证得出,榆树林的树高与土壤饱和持水量、毛管持水量、含水量存在极高的正相关性,相较于其他2个树种对改善土壤物理性质表现较优。

高分子物理课程思政设计与实践——以聚合物的取向结构为例

教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。基于“三全育人”和“立德树人”的教育理念,以《高分子物理》中的“聚合物的取向结构”为案例,进行课程设计和实践,将思政元素有机融入专业知识教学中,旨在提高学生学习兴趣,激发发散性和创新性思维,增强爱国情怀、责任担当和使命感,以期培养德智体美劳全面发展的高层次创新型人才。

呼伦湖流域鱼类群落结构特征及与物理生境特征关系研究

为了定量评估物理生境对鱼类群落结构及物种多样性的影响,基于呼伦湖流域2021年枯水期和丰水期2期鱼类调查数据以及采样点物理生境遥感监测数据,采用聚类分析和RDA冗余分析探究呼伦湖流域鱼类群落分布特征、物种多样性与物理生境因子(包括岸线分维数、水面面积和高程值)之间的关系。结果表明,物理生境和鱼类群落可划分为具有明显空间分布规律的4个组群,且物理生境和鱼类群落空间分布存在较高相似度。呼伦湖流域鱼类群落多样性受到分维数、水面面积和高程值生境因子的影响,其中水面面积和高程值影响较大。此外,不同鱼类群落分布对生境因子响应存在差异,呼伦湖流域鱼类优势种贝氏■(Hemiculter bleekeri)和红鳍原鲌(Cultrichthys erythropterus)群落分布与高程值呈正相关,定居杂食性鱼类黑龙江鰟鲏(Rhodeus sericeus)、鲫(Carassius auratus gibelio)和拉氏鱥(Phoxinus lagowskii)群落分布与水面面积呈显著正相关,而肉食性鱼类鲇(Silurus asotus)和黑斑狗鱼(Esox reicherti)群落分布与分维数呈显著正相关。研究结果可为呼伦湖流域鱼类栖息地和种群资源的保护修复提供重要参考。

初中物理单元知识结构化教学实践策略研究——以苏科版“压强和浮力”单元为例

文章以初中物理单元知识结构化教学实践策略为研究主题,首先阐述了单元知识结构化教学的定义和特点,然后分析了初中物理教学中开展单元知识结构化教学的意义和初中物理单元知识结构化教学存在的问题,最后以苏科版“压强和浮力”单元教学为例,提出了结合《义务教育物理课程标准(2022版)》明确教学目标、精读教材构建单元知识结构、根据教学内容创设教学“大情境”、根据知识结构设计教学“大任务”、利用思维导图深化单元知识联系的初中物理单元知识结构化教学实践策略,以期为初中物理教师提供参考。