定向钢纤维增强水泥基复合材料断裂细观数值模拟

采用随机生成算法投放钢纤维,建立了随机乱向、定向钢纤维增强水泥基复合材料（SFRC、ASFRC）三点弯曲梁细观有限元数值模型,计算了不同纤维掺量下SFRC试件和ASFRC试件加载断裂的全过程,分析了三点弯曲梁开裂截面处的纤维应力,研究了定向钢纤维的细观增强机理.结果表明：SFRC试件和ASFRC试件荷载-裂缝张开口位移全曲线的模拟值与试验值符合较好,峰值荷载的误差在10%以内;SFRC试件和ASFRC试件的峰值荷载与纤维合力的最大值均随着纤维掺量的增加而增大,当纤维掺量为0.8%、1.2%、2.0%时,ASFRC试件的峰值荷载较SFRC试件提高了75%、111%、141%,纤维合力的最大值较SFRC试件增大了202%、144%、127%;定向钢纤维可以有效改善水泥基复合材料的断裂性能,显著提高钢纤维的利用率,延缓裂缝的扩展.     

基于最小二乘法的变位机与焊接机器人的位置关系标定

基于最小二乘法,通过相关试验求取了两者基坐标系之间的变换矩阵,实现了对变位机和焊接机器人的位置关系的标定,并验证了试验结果。结果表明,在卡盘上任取一点,将旋转变位机获得的不同位姿数据进行球面拟合,可以得到最优球面,能够精确地计算出球面半径和变位机基坐标系原点在机器人坐标系中的位置;利用获得的位姿数据可以计算出x,y,z三个的轴的单位坐标矢量,获取变位机和机器人基坐标系两者之间的转换矩阵。通过对试验结果的验证可知,利用位姿变换矩阵求取各点在机器人基坐标系中的坐标的偏差较小,符合要求。     

基于 ANSYS 的车轮材料特性对轮轨接触应力的影响

目的随着我国铁路运输朝着高速、重载、低能耗的方向高速发展,高速列车轮轨承受的载荷显著增加,研究车轮材料特性(弹性模量、泊松比)对CRH3型动车组轮轨接触应力的影响,对保证列车安全性、可靠性及舒适性有重要的现实意义和应用价值。方法采用S1002型磨耗踏面轮对和60 kg/m的标准钢轨,首先对轮轨接触的模型做基本的假设,其次对模型参数、单元选择、网格划分等计算过程进行说明,最后应用弹塑性理论及有限元软件ANSYS分析轮轨接触应力。结果车轮材料弹性模量E分别为124,165,206,247,288 GPa的情况下,轮轨接触对应的最大Mises应力依次为315.451,370.458,435.498,500.274,554.604 MPa,最大接触压力依次为669.264,802.328,920.832,1033.87,1135.19MPa;在车轮材料泊松比分别为0.18,0.24,0.30,0.36,0.42的情况下,轮轨接触对应的最大Mises应力依次为468.035,450.601,435.498,422.587,415.412 MPa,最大接触压力依次为903.068,911.168,920.832,936.339,961.234 MPa。结论车轮材料的弹性模量对轮轨接触应力有显著的影响,最大Mises应力和最大接触应力的变化与弹性模量的变化呈正比关系;泊松比对轮轨接触应力也有一定的影响。     

手机信令数据在城市建成环境评价中的应用——以上海市宝山区为例

城市建成环境与个人时空间行为之间具有密切的互动关系.利用手机信令数据,从职住关系、通勤行为和居民消费休闲出行行为的微观个体行为视角构建城市建成环境的评价框架,以上海市宝山区为例进行城市建成环境的综合评价.研究表明,居民各类活动、出行行为在空间分布上具有明显差异,受到用地、交通、区位等建成环境因素影响显著,综合分析得出宝山整体建成环境的发展呈现出南北不同的格局,具有明显的近中心城、新城和近轨道交通轴线的发展特征.最后,简要探讨了利用手机信令数据对城市建成环境评价的应用价值,并结合评价结果和区域发展目标,对宝山区的空间调整优化和居民行为引导提出建议.     

钢-混凝土组合箱梁弯矩-曲率恢复力模型研究

截面弯矩-曲率滞回规则是钢-混凝土组合梁最重要的力学特性之一,该滞回模型的建立为组合箱梁结构的弹塑性分析提供了可行性。利用幂函数插值方法,考虑剪力连接度对组合箱梁截面弯曲刚度的影响,提出了考虑界面滑移的钢-混凝土组合箱梁正向、负向截面弹性刚度及截面屈服弯矩计算方法,建立了组合箱梁截面弯矩-曲率三折线骨架曲线模型;在试验数据与理论分析的基础上,获得了组合箱梁正向及负向刚度退化规律表达式,并进一步提出了钢-混凝土组合箱梁截面弯矩-曲率最大点指向型滞回模型,将该模型的分析结果同试验结果进行了比较。结果表明:提出的组合箱梁截面弹性刚度、屈服弯矩、弯矩-曲率骨架曲线模型及滞回模型均与试验结果吻合良好,且模型计算方法简单明了,便于手算。     

重组竹的单轴与纯剪应力应变关系

重组竹是将竹丝束平行组坯、经高压胶合而成的一种生物质复合材料,是一种极具潜势的建筑结构材料。研究重组竹的基本力学性能和应力应变关系,是建立此类材料本构关系和进行重组竹结构非线性分析的基础。将重组竹理想化为横向各向同性复合材料,通过试验,给出了重组竹各主轴方向的单轴与各主平面的纯剪力学参数,建立了各种应力状态下的应力应变关系。结果表明,重组竹力学性能优于常用的结构用木材,且变异性较小。重组竹顺纹受拉强度约是顺纹受压强度的2倍;横纹受拉强度远远低于横纹受压强度;横切面内的剪切模量及强度远远低于另外两个方向,且横纹剪切强度是顺纹剪切强度的3倍。重组竹的应力应变关系和破坏模式与纤维参与受力程度密切相关。顺纹受拉时,拉应力完全由纤维承担,破坏表现为纤维的脆性拉断,强度最高,应力应变为完全线性关系;其他应力状态下,破坏均发生在基体或纤维-基体界面,若裂纹的扩展受到纤维限制,破坏呈渐进性,强度较低,应力应变曲线由早期的线性关系转入后期的非线性关系;当裂纹的扩展未受到纤维限制,破坏强度最低,应力应变呈线性关系。     

基于应变梯度理论的光栅铝膜本构关系表征及纳米压痕实验

基于应变梯度理论,提出了一种玻璃基底光栅铝膜本构关系的表征方法。建立了包含基底参数和铝膜参数的本构关系数学模型,并逐一表征了相关参数。进行了79g/mm中阶梯光栅铝膜的纳米压痕实验,验证了上述本构关系表征过程的正确性。提出了光栅薄膜材料和基底材料都具有尺度效应的假设,并应用纳米压痕实验对铝膜的尺度效应和基底效应进行了实验表征。对光栅铝膜压痕实验与含基底压深实验的结果进行了比较,结果显示,在有无基底条件下,压痕结果在应力方向上相差0.8倍,在应变方向上相差3倍。进行了光栅刻划实验,结果显示压痕实验对刻划实验具有重要的指导作用。研究过程及研究结果表明:理论分析和两种实验可有效地分析光栅刻划过程,有助于在实际光栅刻划过程中减小误差,对光栅刻划的工艺过程具有较好的理论指导意义。     

城市地区流域洪水过程模拟:以清河为例

城市地区流域洪水模拟是当前洪水过程计算分析的热点和难点,本研究基于Mike洪涝模拟平台的河道一维水动力学模型(MIKE11),综合考虑城市地区不透水下垫面产流、多闸坝调度、城市排水、支流汇入等因素,系统构建了北京市主要排洪河道清河流域洪涝模拟模型,以设计流量、水位资料和实测场次洪水过程资料分别对河道、水工建筑物参数及运行规则进行了验证,模型模拟结果显示模型能够较好模拟城市流域复杂环境条件下的河道结点水位,情景模拟分析不同降雨重现期流域现状河道行洪能力和河湖雨水综合利用能力,显示清河流域具有明显的低水位、大流量的特点,可以满足20年一遇降雨行洪要求。在特大暴雨条件下清河干流中段清河闸至羊坊闸是河道洪涝的重点防护区域。从1年到20年一遇重现期设计降雨条件下,模拟蓄水占总库容的33.5%~54%。研究为城市流域防洪调度和雨水资源利用提供技术支持。     

中国原油进口影响因素的探讨

为更好地了解我国原油进口形势,促进石油行业稳健发展,我们对影响我国原油进口的主要因素进行探讨。通过举例分析我国进口原油现状,总结得到我国原油进口的主要影响因素如下:国内原油供需关系从根本上影响原油进口数量的变化,我国国家政策是指引原油进口的重要因素,而原油运输与原油进口数量和安全性直接相关,同时,国际原油价格对原油进口的来源,种类和数量有一定影响。     

2,2-Dicyanovinyl-end-capped oligothiophenes as electron acceptor in solution processed bulk-heterojunction organic solar cells

Three 2,2-dicyanovinyl (DCV) end-capped A-π-D-π-A type oligothiophenes (DCV-OTs) containing dithieno[3,2-b:2′,3′-d]silole (DTSi), cyclopenta[1,2-b:3,4-b′]dithiophene (DTCP) or dithieno[3,2-b:2′,3′-d]pyrrole (DTPy) unit as the central donor part, mono-thiophene as the π-conjugation bridge were synthesized. The absorption spectroscopies, cyclic voltammetry of these compounds were characterized. Results showed that all these compounds have intensive absorption band over 500–680 nm with a LUMO energy level around −3.80 eV, which is slightly higher than that of [6,6]phenyl-C₆₁-butyric acid methyl ester (PC₆₁BM, E_LUMO = −4.01 eV), but lower than that of poly(3-hexylthiophene) (P3HT, E_LUMO = −2.91 eV). Solution processed bulk heterojunction “all-thiophene” solar cells using P3HT as electron donor and the above mentioned oligothiophenes as electron acceptor were fabricated and tested. The highest power conversion efficiency (PCE) of 1.31% was achieved for DTSi-cored compound DTSi(THDCV)₂, whereas PTB7:DTSi(THDCV)₂ based device showed slightly higher PCE of 1.56%. Electron mobilities of these three compounds were measured to be around 10⁻⁵ cm² V⁻¹ s⁻¹ by space charge limited current method, which is much lower than that of PC₆₁BM, and was considered as one of the reason for the low photovoltaic performance.