微机电系统压力传感器石墨烯/氮化硼膜片键合及应变行为

石墨烯和六方氮化硼(h-BN)层状材料的垂直堆叠组成的范德瓦尔斯异质结构,是制造高质量石墨烯器件的理想模型。我们提出了一种新型压力传感器的结构,在Si/SiO2衬底上用石墨烯/h-BN异质结构作为压力敏感薄膜。通过分子动力学模拟的方法,从分子原子层面得到了石墨烯和石墨烯/h-BN异质结构的应力-应变关系,发现单层石墨烯的弹性模量约为907 GPa,随着温度的升高,弹性模量数值会变小。进而分析了石墨烯/h-BN异质结构的力学特性和温度特性,得出异质结构的弹性模量为1 343 GPa,异质结构的力学参数对温度的敏感性比石墨烯低。其次,根据密度泛函理论和CASTEP分析了石墨烯/h-BN异质结构键合时的能量变化以及三种不同构型的几何优化,得出AB型(一个碳在氮上,另一个在六方氮化硼的中心)为最优构型,带隙打开最大为3.803 eV。计算得到了此构型的能带结构与态密度。这些结果为石墨烯/h-BN异质结构压力传感器的设计与制作提供了一定的理论基础与依据。     

大厚度EH36双丝气电立焊焊接接头性能研究

目的 评价80 mm厚船板EH36的大热输入性能。方法 采用控轧控冷方法试制了80 mm厚的大线能量钢板,并进行热输入量为700 kJ/cm的双丝气电立焊试验,用金相显微镜观察微观组织,用试验机测试接头的力学性能。结果 焊接接头抗拉强度为542 MPa,焊接接头–40 ℃冲击功在59 J以上,根部粗晶区为焊接接头的韧性薄弱区,这与其根部散热慢有关。结论 试制的钢板满足超大热输入要求,焊接性能优异。     

固定式三向铣削测力仪的研究

由于铣刀在铣削过程中切削位置不同,固定型铣削测力仪将产生输出误差。为降低铣削位置变化对传感器输出的影响,研制了一种四竖直敏感梁结构的应变型固定式三维铣削测力仪。研究表明,当铣削位置范围限定时,该测力仪可以将输出信号误差维持在可用范围,并分别进行了静态力测量和动态铣削实验。在静态力测量实验中,在70mm×70mm×15mm工件上,传感器解耦偏差不大于5.58%;在动态切削实验中,使用相同加工参数在不同位置处铣削,传感器测得的铣削力峰峰值最大相差3.73%。对该铣削测力仪的研究为解决竖直方向高刚度的应变型固定式铣削力传感器的解耦问题提供了新的思路和参考。     

地下综合管廊PPP项目补贴机制设计

随着综合管廊 PPP 项目的日渐增多,综合管廊有偿使用模式和政府补贴机制设计成为了亟待解决的问题,它关系着综合管廊 PPP 项目能否顺利实施。考虑了合理投资回报率,假定某种收费方式的前提下,运用净现值法计算出补贴金额,建立可变补贴和固定补贴相结合的讨价还价博弈模型,并运用逆推归纳法求解唯一的子博弈精炼纳什均衡,从而设计了政府、项目公司和管线单位三方共赢的灵活补贴机制。通过实证分析验证模型的有效性,提出完善项目补贴机制的建议。     

大线能量钢板EH40轧制工艺和焊接性能研究

目的 试制16、35和70 mm厚超大线能量焊接钢板EH40。方法 基于“新一代氧化物冶金技术”路线进行成分设计,通过研究连续相转变行为制定轧制工艺,最后测试试制板的微观组织、力学性能和焊接性能。结果 试制板组织为铁素体加少量珠光体,抗拉强度≥521 MPa,伸长率≥22%,?40 ℃冲击吸收能量≥167 J。焊接热模拟结果表明,线能量为100~400 kJ/cm时,模拟CGHAZ在?40 ℃下的冲击吸收能量≥56 J。分别采用三丝埋弧焊和气电立焊单道次焊透35 mm厚板,线能量>300 kJ/cm,焊接接头的抗拉强度≥520 MPa,焊接热影响区在?40 ℃下的冲击吸收能量≥79 J。结论 试制板EH40可满足超大线能量的焊接要求。     

石墨烯压力传感器结构设计与压力敏感特性研究

以石墨烯作为压力传感器敏感材料,Si为基底材料,氮化硼(PN)为石墨烯保护材料,惠斯通测量电桥作为力电变换测量电路,构建了硅基石墨烯压力传感器。通过鼓泡实验法建立传感器的理论模型,分析了传感器的压力与中心形变位移之间的关系,并结合ANSYS软件静力学非线性分析单元,针对所述石墨烯薄膜的挠度形变特性进行了数值解析与有限元仿真。结果表明,石墨烯薄膜压力与挠度形变的理论分析与仿真结果相吻合,这为石墨烯压力传感器提供了结构设计与理论模型基础。