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关键词： 滑带土   中型剪切试验   电阻率   离散元   PIV   颗粒破碎  

摘要： 滑坡滑带中常含有不同性质粗粒,其粗粒强度性质对滑带力学特性及滑坡稳定性有重要影响。为探究粗粒强度差异对滑带土剪切行为的宏细观影响,本文选取白云岩(高强度)和泥岩(低强度)两种类型的粗粒,在不同的法向压力下进行40%、50%、60%、70%粗粒含量条件的滑带土可视化中型剪切试验和离散元数值模拟研究。基于粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)和内部石墨芯示踪法两种方法观测剪切带变化,揭示粗粒强度对剪切带厚度的控制规律;通过在试样上下端嵌入铜片电极,监测剪切过程中电阻率的变化,并对其参数进行分析;基于数值模拟方法进一步分析细观演化特性。结果表明:同等条件下含高强度粗粒的试样,其抗剪强度大于含低强度粗粒的试样;粗粒类型的差异导致相同条件下电阻率数值大小不同,但电阻率值整体上随法向压力的增大而减小,随剪切位移的增加呈增加趋势;通过石墨芯示踪法表征的剪切带空间曲面呈现中间厚两边薄的现象;基于离散元颗粒流(Particle Flow Code,PFC)细观模拟,发现颗粒破碎导致平均力学配位数增大,力链相对松散;同时随法向压力的增加,各向异性系数和破碎率增大。研究为揭示滑带土剪切破坏的影响因素提供了试验与理论依据,对滑坡灾害分析具有重要参考价值。

关键词： 陶瓷基复合材料   层间拉伸强度   四点弯曲  

摘要： 陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites, CMCs)的层间拉伸强度(Interlaminar Tensile Strength, ILTS)的测量主要依赖于 ASTM D6415 标准。然而,该标准需要通过额外实验获得模量比,导致材料损耗和时间成本增加。针对这一问题,本文提出了一种改进方法,可在单次实验中同时获得模量比和层间拉伸强度,从而避免传统流程中的附加步骤,极大地提高了实验效率。该方法将四点弯实验与数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术联立,通过 DIC 反演应变场计算模量比 k,并利用 AE 捕捉材料的失效过程,随后计算得到 ILTS。实验结果表明,该方法能够有效地测量陶瓷基复合材料的层间拉伸强度,并揭示了陶瓷基复合材料的层间分层失效过程。此外,实验还发现,增大内圆角尺寸有助于提高弯曲梁强度,但会降低层间拉伸强度。

关键词： 非饱和土   细颗粒含量   抗剪强度   水弯液面   预测模型  

摘要： 为了揭示细颗粒含量对非饱和土抗剪强度影响规律,通过分析内摩擦角与粘聚力的变化机制,总结细颗粒含量变化对抗剪强度的影响规律。其次,基于Fredlund双应力变量非线性抗剪强度模型,结合弯液面毛细作用机制以及综合考虑两种理论模型的优越性的基础上,引入了本构变量和细颗粒贡献强度,建立了考虑细颗粒含量的非饱和土抗剪强度预测模型。研究结果表明:细颗粒含量改变了颗粒间的接触关系与接触间距,对内摩擦角影响较小;主要通过影响粘聚力从而影响其宏观强度规律;细颗粒的增加导致原本土体内部颗粒间接触形态发生变化,进而影响水弯液面的形成,使弯液面产生的基质吸力呈现先增后减的趋势,粘聚力因此呈现山峰型变化规律;通过将公式预测结果进行了对比分析,验证了模型在预测宽吸力范围内不同细颗粒含量抗剪强度的可靠性;同时,明确了模型中各参数的物理意义,并初步给出了各参数大致取值范围。该模型能够较好地适用于较小粒径的非饱和土体抗剪强度预测,为非饱和土强度特性评估提供了理论依据。

关键词： 冷冻分割牛肉   抗氧化涂膜   氧化稳定性   蛋白质特性   凝胶特性  

摘要： 为探究抗氧化涂膜对冷冻分割牛肉贮藏品质的保护作用,本研究以聚乙烯(PE)膜处理组为对照,研究2%羧甲基纤维素钠(CMC-Na)组、2%CMC-Na+0.01%茶多酚(TP)组、2%CMC-Na+0.01%TP+0.02%维生素C(Vc)组3种涂膜处理对冷冻牛肉180d冻藏期间氧化稳定性、蛋白质功能特性及凝胶品质的影响。结果表明:3种涂膜处理均能显著抑制牛肉硫代巴比妥酸反应物(TBARS)值和羰基含量上升,减缓总巯基含量下降;冻藏180d后,PE组TBARS值和羰基值分别增加48.50%、77.83%,总巯基值降低61.70%,而3种涂膜处理组的TBARS值依次增加39.42%、39.08%、39.49%,羰基值依次增加71.43%、65.49%、64.79%,总巯基值依次降低47.92%、44.81%、42.99%。相较于PE组、2%CMC-Na组,添加TP和Vc的复合涂膜组能更有效降低冻藏过程中牛肉的脂质氧化程度,减少蛋白质羰基化损伤,减缓总巯基流失。在蛋白质结构方面,涂膜处理可稳定牛肉蛋白质α-螺旋、β-折叠含量,减少离子键、氢键流失,抑制疏水键和二硫键异常变化,延缓蛋白质溶解度下降和表面疏水性升高,且Vc复合涂膜组在维持蛋白质二级结构稳定性上表现突出;凝胶品质方面,涂膜处理能有效抑制牛肉凝胶强度、硬度和咀嚼性下降,其中Vc复合涂膜组在冻藏后期对凝胶强度和质构特性的维持效果更优。综上,由2%CMC-Na与0.01%TP、0.02%Vc复配制成的抗氧化涂膜,可从氧化稳定性、蛋白质功能特性和凝胶品质多维度综合提升冷冻分割牛肉的贮藏品质,为工业化生产中冷冻肉类的长效保鲜提供理论依据和技术支撑。

关键词： 注浆加固   破碎顶板   力学响应   声发射   分级协同支护  

摘要： 随着我国浅部煤炭资源的逐渐枯竭,极近距采空区的遗煤资源成为问题突破的途径之一。但是采空区顶板破碎问题日益突出,成为影响巷道围岩稳定性的关键因素。本文基于真三轴试验与声发射监测技术,研究了注浆结构与围岩组合体在三维应力条件下的力学响应与裂纹演化特征。试验结果表明,注浆加固显著改善了破碎顶板的力学性能,与纯注浆方案相比,注浆结构与围岩组合体的峰值强度提高了55.23%至80.58%,其中注浆50%+泥岩50%组合体的峰值强度为69.87 MPa,弹性模量提高了92.88%至123.37%。声发射分析显示,注浆结构能够有效延缓裂纹局部化过程,特别是在50%注浆+泥岩50%组合体中,b值转折应力变化表明裂纹扩展得到了有效控制。基于注浆结构的增强机理,提出了针对破碎顶板的分级协同控制方法,通过超前注浆和长短注浆锚索支护技术相结合,对不同破碎带的变形实施精准控制,显著提升了巷道围岩的稳定性。该研究为类似条件下的巷道围岩稳定性控制提供了理论依据与技术参考。

关键词： 钙钛矿太阳能电池   酞菁衍生物   聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]空穴传输层   缺陷钝化  

摘要： [目的]有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)在制备过程中,薄膜表面及晶界处易产生配位不饱和缺陷,导致严重的载流子非辐射复合,限制了器件效率与稳定性的进一步提升。因此,开发能够有效钝化缺陷并提升薄膜质量的功能化修饰材料具有重要意义。[方法]本研究合成了一种硫烷基链修饰的钛酞菁衍生物(TiOPc-NPSC3),并将其作为添加剂引入反溶剂工艺中。通过X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)及稳态光致发光光谱(PL)等手段,系统研究了TiOPc-NPSC3对钙钛矿薄膜形貌、结晶动力学及器件光伏性能的影响。[结果]研究表明,引入TiOPc-NPSC3可显著提升钙钛矿薄膜的结晶质量并有效钝化表面缺陷。同时,该分子的疏水特性增强了薄膜的环境稳定性,并优化了界面接触。得益于此,器件的光电转换效率(PCE)提升至25.10%。此外,未封装器件在低湿度环境下存放1056 h后,仍能保持初始效率的88%。[结论] TiOPc-NPSC3分子中的硫原子通过与未配位Pb2+的配位作用,有效钝化了钙钛矿薄膜缺陷并抑制了金属铅(Pb0)的产生。该研究证实,合理设计具有多功能特性的酞菁衍生物作为界面修饰材料,对于制备高效且稳定的PSCs具有重要应用潜力。

关键词： 液氧机械密封   轴向激励   动态响应   相变   稳定性  

摘要： 液体火箭飞行过程中复杂的激励与载荷对液氧涡轮泵机械密封的稳定运行具有重要影响。针对外激励条件下液氧润滑机械端面密封的动态响应问题,建立了1种考虑液氧介质相变的瞬态动力学耦合模型,采用有限元法与Newmark-β隐式积分方法联合求解雷诺方程、薄膜均相流模型与非线性动力学方程,系统揭示了外激励作用下机械密封的非线性动态响应机理;分析研究了轴向阶跃位移激励、转速与压力波动以及轴向冲击载荷等典型工况下的动态行为。结果表明:阶跃位移激励下流体膜挤压效应会使密封系统呈现过阻尼响应特性,有效抑制膜厚振荡;随着转速和压力正弦波动幅值的增大,密封端面膜厚和轴向速度波动呈显著增强态势,端面间液氧的汽化在提高承载能力的同时削弱了密封的轴向稳定性;在轴向冲击载荷作用下,载荷幅值和作用时间的增加均显著降低了密封的轴向稳定性。研究结果为液氧涡轮泵机械密封在复杂激励环境下的稳定性分析与结构设计提供了理论依据。

关键词： SLAM   点云稀疏环境   特征优化   特征匹配  

摘要： 在同步定位与建图(SLAM)过程中,激光雷达点云的特征提取与匹配对系统性能至关重要。然而,在隧道、停车场等特征稀疏环境中,点云稀少、重复度高且分布紊乱,导致特征提取与匹配精度降低。为解决这一问题,提出了一种基于强度虚拟边缘点云和球形区域聚类的SLAM,IECG-SLAM方法。首先,针对特征点不足,提出一种结合几何与强度先验的强度虚拟边缘点生成方法,增强特征表示能力。同时,采用平面法向量与Lidar重力方向一致性约束区分地面点和非地面点,避免斜面点干扰,提升分割精度。为解决噪声点和相似边缘点引发的特征混叠问题,通过球形区域聚类细分近区点云,增强特征辨识度。考虑到雷达数据采集过程中的遮挡问题,提出基于六面体分层实时更新点云强度,并依据聚类点与雷达的距离动态分配权重,生成更鲁棒的3D特征匹配描述符。实验结果表明,在特征稀疏环境下,所提出的方法在匹配精度方面较现有SOTA算法提升了34.9%,绝对轨迹误差的均方根误差降低超过35%,且在建图精度和鲁棒性方面均优于当前先进的方法。

关键词： 基结构   桁架   刚度约束   高刚度拓扑优化   压杆稳定  

摘要： 针对刚度约束下的桁架设计问题,基于基结构建立了满足刚度约束条件的完整结构参数设计方法。介绍了基于基结构定义参数的操作方法,通过构建并求解高刚度拓扑优化模型,在获得拓扑设计时可同步确定杆件长度和所用材料的杨氏模量。定义了以节点位移向量表征刚度约束,避免了直接求解刚度矩阵,并建立了基于刚度约束和压杆稳定的杆件横截面设计方法。此外,以设计实例全文演示和样机试验验证了所提设计方法的正确性和可行性。该项研究为面向刚度约束的桁架设计提供了一种新的思路和方法。

关键词： 材料力学   杆件刚度   传力过程   三角形稳定   桁架模型合理性  

摘要： 本文以杆件刚度系数归纳了材料、杆件截面、长度以及支持方式对刚度的影响,重温了铁摩辛柯教材有关传力过程的论述,强调了静不定结构中内力按刚度分配的特性。根据拉压和弯曲刚度的不同,讨论了三角形桁架稳定和桁架模型合理性问题;根据支持方式对刚度的影响,讨论了刚架失稳临界载荷与卷尺弯折失稳问题。体现了材料力学方法在工程应用中的优越性,强调了课程学习中全面理解基本概念、系统把握基本规律的重要性。