短玻纤增强工程塑料纤维取向张量影响因素研究

基于Taguchi试验设计方法,采用L25(56)正交矩阵进行试验设计,并利用Moldflow对短玻纤增强PA66复合材料的注塑成型过程进行了3D数值模拟,研究注塑成型不同工艺参数和玻纤相互作用系数对注塑件纤维取向张量的影响。结果表明:对于短玻纤增强PA66复合材料,纤维相互作用系数对注塑件纤维取向影响最显著,其贡献率达99.999 994 57%;在实验参数范围内,随着纤维相互作用系数的提高,注塑件的纤维取向张量单调下降;模具温度、熔体温度、注塑时间、保压压力及保压时间5个注塑工艺参数对纤维取向张量影响甚微。同时,以纤维相互作用系数作为独立设计变量,利用Newton线性差值,建立了注塑件纤维取向张量的4阶回归方程,该方程可用于预测注塑件主应力方向的纤维取向,定性评估其强度增强效果。     

纤维悬浮槽道湍流中纤维取向分布和流变特性

为了解悬浮槽道湍流中纤维取向分布和流变特性，对纤维悬浮湍流进行了理论分析和数值模拟.推导了纤维取向平均概率分布函数方程，得到了脉动流场速度和脉动取向概率分布函数关联项，建立了关联项与平均概率分布函数梯度以及扩散系数之间的关系，数值求解了平均概率分布函数的方程.计算结果表明，随着长径比的增大，纤维的轴向更趋向于流动方向；悬浮流的剪切应力和第一法向应力差由壁面到槽道中心逐渐接近于0；剪切应力几乎不随长径比和体积分数变化，而第一法向应力差的绝对值随体积分数的增大和长径比的减小而增大.     

饱和黏弹性土中单桩的纵向振动

基于Biot两相介质模型,在频率域内研究了简谐荷载作用下饱和黏弹性土中桩纵向耦合振动特性.借助Novak平面应变模型推导了饱和黏弹性土层的控制方程.将桩等效为一维杆件模型,建立了桩的振动方程.根据桩土连续性条件,求得了桩顶的动力刚度和动力阻尼.与Novak解进行了对比,并考察了长径比、流固相互作用系数、土骨架的阻尼比、桩土模量比等参数对饱和土桩系统纵向振动的影响.结果表明：单相和饱和黏弹性土中桩的动力特性存在一定差异;随着长径比的增加,动刚度因子和等效阻尼的共振效应明显减弱;而随着模量比的增加,共振效应和基频都有所增大;流固相互作用系数和土骨架的阻尼比影响相对较小.     

碳纤维/树脂基复合材料导电性能研究

研究了短切碳纤维／乙烯基酯树脂导电性与短切碳纤维含量、长径比、纤维取向的关系及其PIC效应。短切碳纤维长径比越大、取向角越小，材料的渗虑阈值越低，导电性越好。渗虑阈值之后，纤维含量越低，PTC效应越明显，转变温度越低；实验还发现体积膨胀是导致PTC效应的主要因素之一，通过分析PTC效应与体积膨胀之间的关系，得出渗滤区域材料的导电性受导电通路与隧道效应的综合影响，当纤维含量较高时，导电性能基本只受导电通路的控制。     

纤维增强混凝土的动态断裂模型

利用建立的纤维增强混凝土的动态裂纹模型,将桥联处用载荷代替.当裂纹扩展时,纤维连续地开裂.利用复变函数论的方法,将所讨论的问题转化为Remann-Hilbert问题.通过自相似方法,求得了扩展裂纹的坐标原点分别受到常数载荷、阶跃荷载作用下位移、应力和动态应力强度因子的解析解.利用这些解并采用叠加原理,就可以求得任意复杂问题的解.     

聚丙烯纤维增强陶瓷模型石膏性能及机理研究

系统研究了聚丙烯纤维体积掺量（Vc）及长径比（l/d）对陶瓷模型石膏工作性能、力学行为、软化系数、弯曲韧性及吸水性能的影响。研究表明：l/d≦600,Vc≦0.88kg/m-3范围内石膏浆体工作性能良好,长径比、掺量增加,浆体流动性变差,凝结时间小幅缩短;石膏硬化体力学性能受纤维影响显著,两因素增大,软化系数、弯曲韧性增强;抗折强度随纤维长径比增大而降低,l/d≦600时,掺量增加,抗折强度呈抛物线变化,继续增大长径比,强度逐渐降低。最佳纤维参数为l/d=400,Vc=0.88kg/m-3;SEM及孔结构微观机理分析表明：聚丙烯纤维综合改善模型石膏性能效果显著,纤维与石膏界面结合强度及在石膏基体中的分散程度是影响纤维-石膏复合材料性能的主要因素。     

填料粒子对复合材料导热性能影响的数值模拟

应用ANSYS Workbench软件中的稳态热分析模块,主要针对填料的几何形态、空间取向和空间堆积方式进行了数值模拟。结果发现:体系的导热系数随着填充填料的几何形状变化而变化,其中填充纤维状填料的体系导热系数最优;纤维状填料/橡胶基体的导热系数随着纤维填料长径比的增加而变大;纤维填料的空间取向对导热性能有显著影响,不同粒径的颗粒混杂及颗粒与纤维混杂都能使体系具有更高的导热系数。     

封闭腔内自然对流数值方法研究

在文献[1]的基础上,将非定常流函数涡量方程的数值求解方法推广至非等距网格剖分,其中流函数一阶导数即速度项采用二阶精度公式,包含温度在内的离散方程组采用ADI迭代方法求得定常解,以封闭腔内自然对流为例,进行了不同瑞利数(Ra)条件下数值试验,对Ra=106的计算进行了必要的处理.计算结果表明,该数值方法推导简单,计算稳定,为采用K-ε模式计算封闭腔内层流到湍流的转捩打下基础.     

中等雷诺数圆球绕流的数值研究

采用三维黏性不可压缩流场分块耦合计算方法计算圆球绕流问题.动量方程分别采用高精度和常规精度离散,压力泊松方程采用二阶中心差分格式离散.出口边界条件为无反射边界条件;计算网格为全流场封闭的H-O型网格.计算了雷诺数为8.9～1 000.0时圆球绕流受到的阻力,分析尾涡形状及长度随雷诺数的变化规律.计算得到的阻力系数和尾涡长度与实验结果符合较好.用高精度算法研究了尾涡结构问题,在雷诺数为1 000.0时成功地获得了尾流发夹涡现象.     

正常固结黏土中扭矩对负压沉箱承载力的影响分析

当负压沉箱被用作深水管汇或管道终端基础时,除了受到上部结构传来的竖向力、水平力和弯矩,还会受到扭矩,扭矩可能降低沉箱的竖向承载力、水平承载力和抗弯能力。采用理论分析和有限元法研究复合加载条件下典型沉箱（长径比介于1~2之间）与正常固结黏性土的相互作用,考虑安装造成的沉箱侧壁周围土体的弱化,得到了不排水条件下沉箱单向最大扭矩,探索了扭矩与不同荷载分量联合作用时承载能力的改变。结果表明,当扭矩不超过20%的抗扭转能力时,可以忽略扭矩对竖向承载力、水平承载力或抗弯能力的影响;当扭矩介于抗扭转能力的20%~80%时,其他承载力分量最多降低20%。提出了能够用于工程设计的扭矩对其他荷载分量抗力的影响系数。     

Banach代数中的行列式理论

探讨了 Banach 代数中的行列式理论.给出了具有单位元的迹 Banach 代数具有行列式的充要条件.     

非织造布滤料性能及过滤过程的研究进展

对近年来非织造布滤料的研究进展做了简要综述,介绍了内部结构的研究及表征、过滤性能及其影响因素、过滤过程的计算机模拟,指出进一步发展所需要解决的问题。     

Towards Excellence in Science Chinese Academy of Sciences

<正>May 26,2014,BeijingScience is a human enterprise in the pursuit of knowledge.The scientific revolution that occurred in the 17th Century initiated the advances of modern science.The scientific knowledge system created by human beings,the tremendous productivity brought about by science,and the spirit,methodologies and norms formulated in scientific practice since the 17~(th)Century have long become essential elements of     

SCIENCE CHINA Technological Sciences SUBJECT INDEX TO VOLUME 57(2014)

<正>~~     

单面约束系统的微分变分原理与运动方程

研究单面约束力学系统的微分变分原理和运动方程。方法利用Ｄ＇Ａｌｅｍｂｅｒｔ原理建立Ｄ＇Ａｌｅｍｂｅｒｔ－Ｌａｇｒａｎｇｅ原理．Ｊｏｕｒｄａｉｎ原理和Ｇａｕｓｓ原理,结果与结论得到系统的微分变分原理和带乘子的Ｅｕｌｅｒ－Ｌａｇｒａｎｇｅ形式,Ｎｉｅｌｓｅｎ形式和Ａｐｐｅｌｌ形式的运动方程。     

q-树的重构性

q 是一个正整数,所谓 q-树的图是递归定义的:最小的 q-树是完全图 K_q,一个 n+1阶的 q-树是通过在 n 阶 q-树上加上一个新点并连接这点与 n 阶 q-树中任意 q 个互相邻接的点而获得,其中 n≥q.1-树我们通常称为树.在本文中,证明了对任意正整数 q,q-树是可重构的.     

β-环糊精-毛细管区带电泳分离扑尔敏对映体

采用毛细管区带电泳模式,以β-环糊精为手性选择剂分离了药物扑尔敏的光学对映体.考察了在不同背景电解质 pH 值尤其是较低 pH 值下环糊精浓度对对映体表观淌度差的影响,并研究了有机改性剂尿素在分离中的作用.     

层状球形夹杂复合材料的弹性模量

利用层状球形夹杂在无限大基体中的局部化关系及平均应力场理论,给出了一种方法来分析含 n 种层状球形夹杂所构成复合材料的弹性模量.对于文献给出的空心玻璃球和高分子基构成的复合材料,该理论的预测与实验吻合很好.当表层稍失时,该理论退化为传统的 Mori-Tanaka平均应力场理论.     

CVD涂层硬质合金刀具的失效机理

通过系统的实验研究和理论分析,揭示了 CVD(化学气相沉积)涂层硬质合金刀具在磨损和破损状态下的不同的失效机理,并在机理分析的基础上,阐明了涂层硬质合金刀具对于切削条件的特殊适应性.     

特征关系与工艺决策

从并行工程的原理出发,提出了一个基于特征的并行 CAPP 系统.在特征建模的基础上,系统能够推理特征之间的关系,产生零件的特征向量图;利用加工知识库,通过动态规则匹配,系统可以确定特征的加工方法、加工参数及其加工顺序;通过优化确定最佳的工艺计划.