Hybrid magnetorheological elastomer: Influence of magnetic field and compression pressure on its electrical conductivity

Graphene nanoparticles are used to produce a hybrid electro-conductive magnetorheological elastomer (MRE-hybrid). We fabricate a magnetoresistive sensor based on the obtained MRE-hybrid. We measure the electrical resistance of the MRE-hybrid in a transverse magnetic field of intensity 0 ≤ H (kA/m) ≤ 65, and separately, the electrical resistance under the influence of a compression pressure p ≤ 14.4 kPa. From the obtained results we determine the variation of electrical conductivity with H, and respectively with p. We develop a theoretical model which explains the effects of H and p on electrical conductivity of MRE-hybrid. The obtained results are presented and discussed.     

Structure-design strategy of 0–3 type (Bi0.32Sr0.42Na0.20)TiO3/MgO composite to boost energy storage density,efficiency and charge-discharge performance

A novel 0–3 type (Bi_0.32Sr_0.42Na_0.20)TiO₃/MgO composite is investigated in this work, which possesses a high stored energy storage density w_s˜2.50 J/cm³, recoverable energy storage density W_R˜2.09 J/cm³ with high efficiency η˜84% under low electric field (20 kV/mm). The excellent performance is owning to the increase of breakdown strength (BDS) value and the intrinsic mechanism for enhanced BDS value by MgO incorporation is disclosed by numerical simulations (COMSOL). Moreover, the studied composite exhibits excellent charge-discharge performance, the current density (C_D) and power density (P_D) are 1671 A/cm² and 150 MW/cm³, respectively, which are much superior to that of other ceramics. Besides, most of the stored energy is discharged within ˜0.15 μs via charge-discharge tests. This work not only provides a novel technique to designing bismuth-based ceramic capacitors with simultaneously high W_d, η and excellent charge-discharge performance, but also deepens the understandings of the role for the metallic oxide in the composite.     

基于植被恢复的水泥改性膨胀土换填土复合改良试验研究

以引江济淮工程膨胀土边坡表层采用的水泥改性膨胀土换填土层为研究对象,为探究各因素和水平对狗牙根的发芽、生长状况和根系展布的影响规律,以4种添加剂(泥炭、保水剂、有机肥、土壤改良剂PAM)和压实度为5个因素,各取4个水平,开展了多指标多因素正交试验。采用发芽率、生长高度、覆盖度、根系入土深度和含根量5个指标对狗牙根生长效果进行综合评价。试验结果表明:影响狗牙根生长因素的重要性由高到低依次为有机肥、压实度、保水剂、泥炭、土壤改良剂(PAM)。有机肥和泥炭含量对狗牙根生长和土壤改良具有良好的促进作用,而土壤压实度越高,狗牙根生长越差;为确保狗牙根较好生长,压实度不宜过高,建议不超过86%。对于膨胀土边坡表层采用的水泥改性膨胀土换填土层,适合狗牙根生长的最优改良方案为:泥炭掺量取9%、保水剂掺量取0.05%、有机肥掺量取1.5%、土壤改良剂(PAM)掺量取0.05%,压实度控制为66%。研究结果对引江济淮工程膨胀土地区采用水泥改性膨胀土换填土层进行生态修复具有指导意义,分析和评价方法亦可为其他区域采用水泥改性膨胀土换填土层进行生态修复提供参考。     

边坡稳定分析的三维极限平衡法及工程应用

对于具有复杂空间几何特征和地质构造的实际工程边坡,在进行稳定分析评价时,需对其进行三维分析。通过发展完善边坡稳定分析的三维极限平衡法程序CORE-lam3D,可模拟真实的坡面、地质界面、地下水位面、滑动面等复杂空间曲面,可采用3种三维极限平衡分析方法对潜在的滑动面及其可能多个滑动方向进行分析计算,可分析水荷载、地震荷载、加锚等因素作用的影响。通过对瀑布沟库首右岸拉裂变形体的稳定性进行研究,说明了CORE-lam3D的实用性和可靠性。     

微槽冷却热沉结构尺寸的优化设计

以热阻和压降作为2个目标函数建立了微槽冷却热沉的多目标优化模型,采用序列二次规划(SQP)方法对微槽的结构尺寸进行了优化设计。优化结果表明:微槽冷却热沉的结构形状对传热性能有很大的影响,与三角形和梯形结构相比,矩形微槽结构的传热效率更高。给出了2种加权系数情况下的优化尺寸,相应的微槽宽度分别为130μm和120μm,槽栅的宽度分别为176μm和350μm,微槽的高度分别为640μm和1000μm,相应的热阻分别为0.4857K/W和0.5094 K/W。对以上得到的优化结构的微槽冷却热沉的流体流动和传热进行了数值模拟,得到芯片的最高温度分别为358.34 K和361.52 K,完全可以满足工作芯片对温度的要求。     

基于大型动三轴试验的筑坝砂砾石料动模量和阻尼比研究

为获得筑坝砂砾石料的动模量、阻尼比参数及其影响因素和影响规律,采用大型动三轴试验仪,对某沥青混凝土心墙砂砾石坝的筑坝砂砾石料进行了动模量、阻尼比试验,研究了筑坝砂砾石料的动应力-动应变特性,分析了围压对最大动模量、动剪切模量比和阻尼比的影响,并以修正等效线性模型为基础,确定坝壳料和过渡料的动模量和阻尼比等特性参数。试验结果表明:随着围压增大,筑坝砂砾石料的动剪切模量增大,阻尼比减小;随着动应变的增大,动剪切模量比逐渐减小,阻尼比变大;修正等效线性模型引入归一化动应变,能较好地消除围压对动模量衰减规律和阻尼比的影响,能较准确地反映筑坝砂砾石料的动力变形特性。研究成果可为类似工程提供借鉴和参数 。     

基于RFID技术的石油钻具管理系统研制

为了提高钻具管理的信息化水平,研究了基于RFID技术的钻具信息采集管理系统。选择适用于钻杆的超高频RFID标签作为信息载体,采用有限元方法分析了标签安装孔对钻杆强度的影响;以超高频RFID读取技术为基础,构建了环形阵列天线结构的信息采集硬件系统,天线阵列发出的读写信号能够全向覆盖钻杆;采用.NET技术构建远程信息管理系统,实现了钻具信息采集、存储的远程无人值守;环形阵列天线及读写器安装在钻井平台下方,起下钻作业时钻杆穿过环形阵列天线,即使不知道RFID标签埋入位置也能采集到钻杆信息,通过Web端即可管理钻杆信息。试验结果表明,在RFID芯片位置未知的情况下,钻杆以0～2.00 m/s的速度运动时,系统能准确无遗漏地采集钻杆信息。基于超高频RFID技术的钻杆管理系统的研制,为石油钻具管理信息化提供了有效途径。      

掺稀土离子液体激光器的研究进展

综合介绍了掺稀土离子液体激光器的主要发展历程,分析了掺稀土离子液体激光材料研究过程中需要解决的主要问题包括降低无辐射跃迁、增大溶解度和减少热致折射率梯度引起的光偏折损耗等.重点介绍了稀土离子在溶液中的无辐射跃迁机理以及降低无辐射跃迁的措施.     

高拱坝坝踵混凝土首条裂缝开裂宽度研究

基于混凝土侧向渗透系数与轴拉应变试验曲线、立方定律,通过建立开裂扰动区域流量守恒等式,推导了处于高压水环境下的高坝坝踵混凝土,在上游某额定水头作用下首条裂缝的开裂宽度,以及开裂扰动区域的范围。结果表明,高拱坝坝踵混凝土等级不同,首条裂缝的宽度也不同,但均处于1 E－04 m量级;开裂扰动区域的深度亦不同,但处于1 E＋01 m量级。     

锦屏二级水电站引水隧洞围岩岩爆特性研究

为了解锦屏二级水电站引水隧洞围岩岩爆特性,对该工程区典型岩爆岩样系统地开展了岩石力学特性试验研究。试验结果表明岩样较完整坚硬、抗压强度高,主要以脆性破坏形式为主;典型地层试样的岩爆倾向性指数平均值W_et均大于2.0,当地处高应力区时,岩爆特征明显;岩样卸围压破坏过程中变形特征规律为初始卸载围压越大,岩石的扩容效应越显著,与常规三轴压缩试验相比,岩样卸荷破坏的峰后应力跌落时的轴向应变变化较小,初始围压越大脆性破坏特征越明显;CT扫描断面与图像重组手段分析表明,试样在卸荷试验过程中,首先经历压密阶段,然后进入扩容状态直至破坏,破坏后存在“密度回弹”现象。卸围压试验中,试样瞬间发生破坏,多数伴有破裂响声,多数产生“双剪”破坏;利用岩体基本质量指标来描述岩石坚硬程度和岩体完整程度,提出了一种新的岩爆判据形式与分级标准,利用试验成果对提出的岩爆判据与分级进行了验证,结论与锦屏二级水电站辅助洞岩爆实际情况相符。