压接型IGBT器件短路失效管壳爆炸特性及防护方法

压接型绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)作为现有柔性直流输电设备的核心部件,在实际应用中,由于承受高电压、大电流的工作环境,容易发生短路过流失效,进而造成的结构爆炸现象。为研究这一爆炸现象的破坏效应及其防护,该文结合多组模拟模块化多电平工况实验,得到IGBT器件短路过流失效爆炸后外壳结构的变形特征。结合电气能量特性的分析和实际爆炸失效形貌特点,建立该IGBT器件结构的数值仿真模型,初步确定实际爆炸过程中的等效TNT爆炸当量。在此基础上,从提高结构自身抗爆能力、增加能量外泄通道、替换结构材料等角度开展IGBT器件的结构优化设计,并进行相关试验验证。结果表明,将管壳的陶瓷材料替换为纤维增强复合材料可有效提高结构的防爆性能,降低器件的破坏程度。

多相燃料空气炸药爆炸压力场研究

采用高速运动分析系统对固态燃料FAE(Fuel Air Explosive)分散、爆轰过程进行光学测量,用压电传感器等组成的压力测试系统对FAE爆炸压力场进行测量,对固态燃料FAE燃料分散、爆轰波及冲击波进行了研究。分析了气-固-液多相爆轰的特征和压力波形的特点,研究了其冲击波峰值超压及比冲量随传播距离变化的规律。在云雾区内,多相爆轰波压力波形具有多峰结构,爆炸波峰值超压及冲量为一恒定值;爆轰区外,爆轰波转变成爆炸冲击波,峰值压力和比冲量迅速衰减,得到了峰值超压、比冲量随传播距离的变化规律。

爆炸法超细金刚石的制备和应用进展

简要综述了爆炸法制备超细金刚石的主要技术，包括冲击波法、爆轰波法、滑移爆轰法和爆轰产物法等，对各合成方法的原理和产品特点、适用提纯技术、应用现状和前景进行了分析和展望。

1976-2019年间安全科学的合作网络演变

近年来,人们有兴趣了解安全科学学科的性质,并对其发展模式和研究趋势有了深入见解。本文分析了合作出版的普遍性和规模的演变,以及安全科学研究界的宏观合作规模。此外,对核心研究人员合作网络中具有影响力的研究课题的演变分析也为该领域的高层发展趋势提供了启示。我们发现,自《安全科学》的前身《职业事故杂志》创刊以来,科学合作的普遍性和规模都在急剧增加。研究网络有了很大的发展,核心研究人员之间的合作也在稳步增加。尽管这表明已经形成了一个核心的安全科学研究群体,但也发现该期刊仍然是许多小型的、没有联系的作者集群的平台。在有影响力的研究课题方面,有一个明显的转变,即从工作安全的技术方面转向安全的心理和组织机制。最近,核心研究网络中有影响力的工作还将重点集中在安全和风险模型和方法、领域的概念和理论基础,和围绕特定行业的安全问题形成的有影响力的研究集群。核心研究人员合作集群的重点课题进一步突出了安全科学中共存的各种概念、理论和方法论。最后,该研究讨论了研究结果的多种含义,并强调了加强合作可能带来的好处和弊端,并概述了未来的研究途径。

不同形貌Fe_3O_4纳米粒子的氧化沉淀法制备与表征

用一种方法成功合成出了球体、四方体、八面体、不规则多面体、三角形和不规则颗粒等六种具有不同形貌的Fe3O4纳米粒子,通过扫描电子显微镜(SEM)表征了粒子形貌。试样经过X-射线衍射(XRD)表征具有尖晶石结构,且结晶良好。经震动样品磁强计(VSM)测定,各种形貌的Fe3O4纳米粒子都具有良好的磁性,其中八面体形貌的Fe3O4纳米粒子的饱和磁化强度达到86.56emu·g-1,剩磁为10.64emu·g-1,矫顽力为138Oe。讨论了不同形貌的Fe3O4纳米粒子的形成机制,得出了晶核的生长环境对纳米粒子的形貌有重要影响的结论。

巷道救生舱抗冲击数值仿真

基于辅助设计软件Hypermesh与有限元计算软件LS-DYNA,对某简单钢结构救生舱体在冲击载荷作用下的动态响应进行数值模拟。舱体单元的最大位移与压力增大时间成存在极小值的负指数衰减规律,并随超压作用时间成存在极大值的指数增长规律,进行数值仿真检测时不能忽略压力载荷时间参数的影响。环向加强筋的厚度从8 mm增大到14 mm时,舱体单元最大位移减小3 mm;轴向加强筋从8 mm增大到14 mm时,舱体单元最大位移仅减小0.9 mm,说明环向加强筋对减小救生舱表面位移、提高救生舱的抗冲击能力起主要作用。

QuEChERS-超高效液相色谱串联质谱法测定土壤中三硝基酚类物质

建立了超高效液相色谱串联质谱（UPLC-MS/MS）同时测定3种三硝基酚类残留量的方法。样品经改进的QuEChERS（快速、简单、廉价、高效、灵活和安全）前处理方法一步完成提取净化,经添加1%甲酸的乙腈提取,C18和石墨化炭黑（GCB）吸附剂填料净化,提取液经离心后直接过膜上机检测,提取和净化的效果能够满足检测要求。UPLC-MS/MS方法采用Accucore PFP色谱柱（150 mm×2.1 mm,2.6μm）,柱温30℃,流动相为乙腈和乙酸铵缓冲盐,梯度洗脱,流速0.3 mL/min,电喷雾电离源负离子模式（ESI-）、多反应监测（MRM）模式检测,外标法定量。2,4,6-三硝基苯酚、2,4,6-三硝基间苯二酚和2,4,6-三硝基均苯三酚3种三硝基酚类物质在0.005~5.0 mg/L范围内线性关系良好,相关系数为0.9942~0.9962。在0.01,0.1和1.0 mg/kg水平下的平均加标回收率为79.3%~94.8%;相对标准偏差为3.1%~6.6%;方法的检出限（S/N=3）为0.002~0.005 mg/kg。本方法简单、快速、灵敏、准确,满足环境污染检测的要求。

染料敏化太阳能电池二氧化钛光阳极的研究进展

介绍了染料敏化太阳能电池(DSSC)的结构和工作原理,针对目前全世界关于染料敏化太阳能电池二氧化钛光阳极的改性进展进行了综述.目前,TiO2薄膜改性手段主要包括:表面处理、离子掺杂、半导体复合、微观有序空间结构、多孔化结构、贵金属沉积等.改性二氧化钛光阳极是为了减少阳极和染料之间的界面阻抗以提高DSSC的光电转换效率.最后对DSSC中光阳极改性的发展趋势和应用前景做了期许和展望,提出工程设计微观有序TiO2光阳极结构、更大程度地开发TiO2光阳极的制膜工艺、发挥各种手段的优势互补协同作用是未来染料敏化太阳能电池二氧化钛光阳极改性的方向.对TiO2光阳极界面之间的电阻和电子传输的机理进行更深层次的研究和探讨对染料敏化太阳能电池的工业化是非常必要的.

导弹级间火工分离装置综述

文章对目前已有的导弹级间火工分离装置进行了分类讨论,重点分析了爆炸螺栓、解锁螺栓、分离螺母、聚能切割索、气囊式炸药索、膨胀管等火工装置的原理及特点,对典型的结构进行了分析评价,并提出火工分离装置的发展趋势。

救生舱板壳结构抗冲击结构安全分析及优化对策

为获得强度高、质量小、容积合格的救生舱板壳结构,在静力学分析的基础上,结合钢制压力容器标准,确定板壳结构的基本尺寸。然后,考虑板壳结构可能出现的失效形式,设计了4种尺寸详细的板壳结构,包括内部焊接扁钢、矩形管、外部焊接扁钢、外矩形。利用动力学有限元方法,进行了板壳结构抗爆炸载荷模拟,计算结果显示几种板壳结构位移均低于20 mm,最大应力均不超出强度极限,证明均未发生变形失效或破坏失效,结构可靠。薄弱环节出现在中舱段中间位置、端面壳体中间位置及加强筋中间位置及拐角焊接处。根据仿真数据,分析几种加强筋提高壳体强度、刚度的能力,得出小型舱可在壳体外部焊接矩形管,中型舱可在内部焊接纵向起筋的扁钢,大型舱可在外部焊接矩形管加强筋的同时内部焊接扁钢加强筋的结论。模拟结果与文献的实验结果吻合,验证了所用模拟方法的有效性。对薄弱环节进行局部加强,提高板壳结构的抗冲击性能。

钢靶运动对弹丸侵彻效应影响的仿真研究

为了研究靶板侧向运动对弹丸正侵彻效应的影响,运用ANSYS/LS-DYNA模拟在不同攻角条件下弹丸对不同运动速度靶板的正侵彻效应。计算结果表明:无攻角条件下,当靶板侧向运动时,弹丸的剩余速度小于侵彻静止靶板时的剩余速度,有攻角时则相反;靶板运动速度对弹丸侵彻姿态影响比较明显,且弹轴与初始位置的最大偏转角随弹靶X方向的速度之差的增加而增加。本研究揭示了侵彻运动靶过程中弹丸侵彻姿态、速度等的变化规律,可为打击运动目标的有关弹药设计提供参考。

燃烧系统的离散Boltzmann建模与模拟研究进展

燃烧系统的诸多模拟依托于流体建模,离散Boltzmann方法(discrete Boltzmann method,DBM)是近年来发展起来的一种新的流体介观建模方法.本文简要评述DBM发展的两个方向——Navier-Stokes等偏微分方程的数值逼近解法和复杂系统的微介观动理学建模.主要介绍在燃烧系统模拟方面DBM已有的工作、新近的思路、与传统流体建模的异同以及近期的研究成果.本文重点传递的信息为:作为复杂系统微介观动理学建模出现的DBM在模拟过程中同时给出"流动"及其相伴随的、关系最密切的那部分"热动"非平衡效应;它为燃烧等复杂系统中各类非平衡行为的描述、非平衡信息的提取、非平衡程度的度量提供了一种简洁、有效的方法;它所提供的热动非平衡测量量有两类:一类是直接比较分布函数和平衡态分布函数的动理学矩关系得到的,一类是来自于Chapman-Enskog多尺度分析给出的热传导和黏性项.基于第二类DBM,可以实现(燃烧等)一大类复杂流体系统的多尺度物理建模.

超高速碰撞产生等离子体的毁伤特性研究

以热力学为基础,结合化学反应速率方程,推导得出描述超高速碰撞产生的等离子体电子密度与系统内能关系的物理方程组.应用自行编写的二维光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)程序求解了此方程组,在模拟超高速碰撞过程中计算产生的等离子体,实现对超高速碰撞产生等离子体的数值模拟.进行铝球超高速碰撞双层铝板的数值模拟研究,给出与实验对比的结果.统计前后两次碰撞产生等离子体的电量,发现碰撞较薄的前板产生了较少的电荷而一次碎片云对较厚后板的碰撞产生了大量的电荷.交换前后两板的位置.进行相同速度碰撞的模拟,分析结果发现一次碎片云碰撞后板产生的等离子体电量远小于第一次的模拟结果,而前板碰撞产生的等离子体电量要高于第一次模拟结果,由此可见,超高速碰撞产生等离子体的总电量不仅与弹丸的质量和碰撞速度有关,与薄板的厚度也有很大的关系,通过一次碎片云与第二层板碰撞可以产生远高于弹丸碰撞单层板产生的电量,可以提高等离子体产生效率,增强对航天器的电磁毁伤.

球形塑性薄壳在平头圆柱体冲击下贯穿过程的研究

对球形塑性壳在平头圆柱体冲击下的动力贯穿行为进行了分析.通过引入等度量变换,给出了壳体的变形模态.在此基础上对球壳在平头圆柱体撞击下的贯穿机制进行了分析研究,给出了贯穿模型,由此结合Hamilton原理,导出了运动方程组.采用Runge_Kutta方法求解了该方程组,最后分别给出了贯穿时间_弹体初速度;残余窝陷半径_弹体初速度;贯穿后弹体剩余速度_弹体初速度的关系曲线.

配位聚合物[Na_2Co(ncpo)_2·4H_2O]_n的合成、晶体结构与热分析(英文)

2-硝基-4-羧基-苯氧乙酸(ncpo)与两种金属离子Na(I)和Co(II)进行配位桥连得到配位聚合物[Na2Co(ncpo)2.4H2O]n,采用元素分析和红外光谱对得到的配合物进行了表征。X单晶衍射仪测定晶体结构表明:[Na2Co(ncpo)2·4H2O]n属于三斜晶系Pī空间群,晶胞参数:a=6.9212(2),b=7.8465(3),c=11.1468(5),α=85.761(1)°,β=83.978(1)°,γ=69.462(1)°。配合物中两种含有环状微孔通道的一维链构成了二维网状结构,一种链是由CoO6和NaO7构成的无机之字形链,另一种链是配体ncpo2-将Na离子连接而成的有机链。用示差扫描量热(DSC)和热重/微热重(TG/DTG)分析法研究了配合物的热分解过程。

LED太阳花散热器正交试验模拟优化设计

利用仿真软件ICEPAK对一款大功率LED太阳花散热器进行了热仿真模拟。实验数据曲线和模拟结果曲线的相似度分析结果表明利用ICEPAK进行太阳花散热器热仿真模拟的可行性。为了提高太阳花散热器的散热效率以及控制散热器重量,使用正交试验法对太阳花散热器进行模拟优化设计,从散热器圆柱半径、热沉高度、翅片厚度、翅片数量、翅片长度等5个方面考察了太阳花散热器的尺寸参数对散热器重量与LED最高温度的影响。得到了一个散热效率最优化结果,优化后LED的最高温度较优化前下降了11℃,重量基本不变。

羧甲基纤维素叠氮化铅微装药压力与密度关系试验研究

微尺寸下的压药压力与装药密度的关系是微机电系统(MEMS)引信装药密度、装药量及其爆轰特性研究与设计的基础性能参数。本实验采用容积法对微尺寸0.9mm和常规尺寸5.28mm直径的羧甲基纤维素叠氮化铅(简称羧铅)压药压力与装药密度的关系进行了研究,分别得到两种尺寸装药的拟合公式及其关系曲线,由此得出微尺寸与一般尺寸的压药压力与装药密度关系存在不同,其原因可能为冲头与管壳配合的摩擦力不同,同时得到了两种装药孔隙率和应力之间的关系。

烟花爆竹药剂热安全性研究

使用热分析仪器和AKTS热分析模拟软件研究了烟花爆竹药剂热分解的过程,得出了烟花爆竹药剂的活化能和反应相关系数随反应进程变化的曲线,进一步算出药剂在24 h内能够完全反应的最高环境温度(T24 h)和自加速分解温度(SADT),为防止烟花爆竹发生爆炸事故提供了理论依据.

化学反应速率对爆轰特性的影响研究—基于离散Boltzmann模型

基于我们课题组以前提出的高速可压LBGK模型[Gan, Xu, Zhang, Yang, EPL 103 (2013) 24003],发展了一个适用于模拟爆轰问题的离散Boltzmann模型。化学反应率模型采用只保留增长项的Lee模型。基于新构建的模型,模拟了不同反应速率的爆轰情形,找到了一个临界反应速率。当反应速率等于临界反应速率时,模拟的结果与CJ理论值符合较好。当反应速率低于临界反应速率时,爆轰波的波结构中会出现von-Neumann峰,之后从峰值点过渡到稳态,稳态为CJ爆轰状态。当反应速率高于临界反应速率时,爆轰波会以高于CJ爆轰波速的速度向前传播,稳态为弱爆轰状态。

爆轰问题的一个高效二维离散玻尔兹曼模型

本文构建了多松弛时间离散玻尔兹曼模型,并使用该模型模拟爆轰现象。相对于我们之前的一个模型[Xu A., Lin C., Zhang G., Li Y., Phys. Rev. E 91 (2015) 043306],本模型在模拟有化学反应或无化学反应流体系统时的计算效率更高。这是因为前者使用了24个离散速度,而本模型只使用16个。在模拟部分高马赫物理系统时,本模型表现出更高的数值稳定性。使用该模型,本文分四种情况模拟了爆轰波激发的Richtmyer-Meshkov不稳定性问题。当爆轰波由反应物传向另一种较轻的不反应的物质时,由于突然失去能量补充,温度急剧下降,在物质界附近将会出现一层高密区域。