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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

2015年41卷6期

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碳纤维毡增强聚丙烯复合材料的力学性能
邱春亮, 沈春银, 张杨, 李宾, 戴干策
2015, (6) :729-735.
摘要:
将长碳纤维开松针刺成毡,并通过双钢带压机制备了碳纤维毡增强聚丙烯复合材料(CFRPP),考察了碳纤维长度、含量、纤维毡的针刺及针刺类型、基体改性等因素对复合材料力学性能的影响,并对复合材料断面进行了扫描电镜观察以分析CFRPP界面结合情况。结果表明:实验范围内的纤维长度对碳纤维增强复合材料的力学性能基本没有影响;复合材料综合力学性能最佳的碳纤维质量分数约为30%;碳纤维毡经三角形针针刺后复合材料的拉伸性能得到较大幅度提高;相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)能够改善碳纤维与聚丙烯的界面结合,提高复合材料的力学性能,其最适宜的相容剂MPP的质量分数约为20%;将长度为80 mm的碳纤维用三角针刺成毡后,以MPP改性的聚丙烯(wMPP=20%)浸渍制备得到碳纤维质量分数为30%的复合材料,拉伸强度为203.3 MPa,拉伸模量达16.6 GPa,弯曲强度为223.2 MPa,弯曲模量达到12.0 GPa,缺口冲击强度为752.2 J/m。
用状态方程计算熔融态金属及其合金的密度
王昶昊, 屈绍广, 施云海, 彭昌军, 刘洪来
2015, (6) :736-741.
摘要:
针对液体金属的特点,将变阱宽方阱链流体状态方程进行了简化。在将金属视为球状分子的前提下,简化后的状态方程包含3个分子参数:硬球直径、方阱阱深和对比阱宽。方程中硬球直径参数可直接采用金属原子本身的直径替代,方阱阱深和对比阱宽则可通过液态金属密度的实验数据回归得到。建立的两参数状态方程已被应用于包括熔融态碱金属、碱土金属、过渡金属等液态金属及其合金的密度计算中。结果表明,在较大的温度范围内,用简化的状态方程关联16种液态金属的密度,总的平均偏差为0.16%,结果令人满意,该方程还能预测高压下的密度。采用与温度无关的可调参数后,该方程能进一步计算合金在不同温度、压力和组成下的密度。
固阀塔板上密集鼓泡区气泡的运动行为特征
姜永浩, 陈雪莉, 许琳, 于广锁
2015, (6) :742-749.
摘要:
利用双头电导探针测定了固阀塔板上密集鼓泡区气泡的运动速度,考察了密集鼓泡区不同轴向高度的气泡速度分布规律及其分形特征,分析了塔板上密集鼓泡区的气泡运动行为。研究结果表明:不同轴向高度处气泡速度沿同方向的分布具有相似性,近塔中心区域气泡速度变化平缓,呈弱双峰分布;塔板上气泡速度分布具有分形特征,分形维数为1.04~1.25,且随轴向高度的增加均先减小后增大;深层鼓泡区内气泡速度分布的分形维数可以较好地表征气泡运动的湍动强度,两者之间存在线性关系,气泡流湍动强度及分形维数与泡沫层高度间存在指数函数关系。
固液两相体系中双层搅拌桨叶的结构优化数值模拟
丁杨, 宗原, 奚桢浩, 赵玲
2015, (6) :750-757.
摘要:
应用多重参考系法以及欧拉多相流模型,对双层搅拌釜内固液两相流进行CFD数值模拟,考察了不同桨叶组合形式及其安放角(θ)对固体颗粒悬浮以及功率消耗的影响。结果表明:在双层下压式斜桨中,上下层桨叶间的协同作用可以有效促进主体循环流动,提高釜内整体湍动程度,改善颗粒悬浮状况;安放角对釜内整体流型无明显影响,但体系的轴向速度、湍动能以及功率消耗都随着θ的增大而增大,其中θ为45°时可以适宜的功率获得较强的轴向流动和湍流脉动,有利于实现固体在釜内的均匀分布。
多晶硅流化床反应器内气固两相流场与气泡尺寸分布的TFM-KTGF模拟
陆时杰, 陈彩霞, 夏梓洪, 倪昊尹
2015, (6) :758-764.
摘要:
硅烷流化床法是生产太阳能级多晶硅的重要技术,流化床反应器床层内的气泡大小和分布特性是影响晶体硅纯度和致密度的关键因素。使用TFM-KTGF两相流模型,基于Ansys Fluent软件平台模拟计算了多晶硅流化床内气固两相流场。在200倍粒径的网格尺寸条件下,对直径0.5 m的圆柱形流化床多晶硅反应器内等温流场进行了模拟,借助Matlab图像处理工具对气含率进行后处理,得到多晶硅流化床内气泡尺寸分布。比较了经典的Gidaspow曳力模型和文献报道的亚网格修正曳力模型(SGS)对气泡尺寸分布的影响。结果表明:由SGS模型得到的平均气泡尺寸沿床高变化规律与Mori-Wen经验公式较吻合,最大偏差是12.6%,小于Gidaspow模型的21.4%;使用不同的曳力模型对气泡分布特性有较大影响。这些结果为进一步开展多晶硅反应器的热态模拟研究提供了基础。
碳酸乙烯酯衍生物的合成、结构表征及其对聚氨酯热熔胶性能的影响
胡光月, 张杰
2015, (6) :765-772.
摘要:
环状碳酸乙烯酯(EC)分别与乙二胺、己二胺开环反应合成1,2-乙二氨基甲酸羟乙酯(EDHU)与1,6-己二氨基甲酸羟乙酯(HDHU),用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR等手段对其结构进行表征并作为扩链剂与二异氰酸酯(MDI)、聚酯多元醇反应制备聚氨酯热熔胶,对热熔胶的黏结性能、结晶性能、微相分离程度、表面张力及流变性能进行研究,结果表明:EDHU与HDHU作为扩链剂合成的聚氨酯热熔胶的微相分离程度分别为91.2%和83.9%,与传统的1,4-丁二醇(BDO)扩链剂合成的热熔胶相比,EDHU合成的热熔胶黏结强度提高了20%。
超声协助引发自由基聚合制备聚合物包覆炭黑及其在环氧树脂中的性能表征
柏杨, 蔡洋奔, 崔嘉扬, 徐世爱
2015, (6) :773-780.
摘要:
在超声和引发剂的共同作用下,采用乳液聚合法引发单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)在炭黑表面原位包覆聚合,常温下1 h内即实现聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的包覆,并对其表面化学组成和分散状态进行表征。结果表明:改性后炭黑表面PMMA的包覆率为5.7%,O、C原子的物质的量之比由改性前的4.2%增加至改性后的7.5%;在超声破碎作用下,炭黑的平均粒径大大减小,在溶剂中的分散稳定性显著提高。将炭黑与环氧树脂复合并表征其性能,结果表明:与未改性炭黑相比,改性后的炭黑在环氧树脂中的团聚倾向减弱,甚至当添加10 phr(phr:每100 g树脂添加1 g)改性炭黑时团聚现象仍不严重;此外,改性炭黑/环氧树脂复合材料的拉伸强度和断裂伸长率都有所提高。
聚乙二醇-柠檬酸共聚物(PEGCA)对聚乳酸的增韧及其机理
董骏, 张伟阳, 程树军, 陆冲
2015, (6) :781-786,791.
摘要:
通过缩聚反应制备聚乙二醇-柠檬酸共聚物(PEGCA),通过密炼制备了PEGCA与聚乳酸(PLA)的共混物,研究了PEGCA对共混物的形貌结构、热性能和力学性能的影响。结果表明,PEGCA与PLA部分相容,PEGCA呈球状颗粒分散在PLA基体中。PEGCA对PLA有良好的增韧效果,当PEGCA质量分数为15%时,材料的断裂伸长率提高到327.9%,冲击强度提高到63.0 J/m。同时利用空穴化理论解释PEGCA增韧PLA的机理,用临界韧带厚度理论和J积分定量描述增韧的效果。
HIT太阳能电池导电银浆的制备与性能研究
李森, 金理福, 许巍, 袁晓, 李欣欣
2015, (6) :787-791.
摘要:
介绍了用于异质结(HIT)太阳能电池电极印刷材料——低温固化导电银浆的制备方法,并系统讨论了银粉形貌、基体树脂可靠性、触变剂等对HIT银浆性能的影响。通过对银浆体电性能、耐老化性、流变性、印刷性以及焊接性的研究,结果显示:3~4μm的片型银粉具有良好的导电性与印刷通过性,以酚醛型环氧树脂作为黏结相可以使导电银浆具有耐高温、耐候性,银浆经过触变调整后,可以印制线型良好、体电阻较小的栅线,并可以经受焊接和室外长期使用。
壳聚糖微纳米粒作为鱼类疫苗佐剂的应用研究
董浩苏, 吴海珍, 张元兴
2015, (6) :792-797,845.
摘要:
壳聚糖是由脱水-d-葡萄糖胺和脱水-N-乙酰-d-葡萄糖胺通过β-(1→4)-糖苷键连接而成的一种自然多糖,因其良好的生物相容性、生物可降解性和生物活性,作为生物材料被广泛应用于制药和医学领域。本研究以斑马鱼为实验动物,评价了壳聚糖微纳米粒作为鱼类疫苗佐剂的效果。结果表明:壳聚糖微粒作为佐剂具有较好的免疫增益作用,其微粒负载抗原蛋白ETAE_1227接种斑马鱼后的免疫效果与商业化油性佐剂Montanide ISA 763A效果相当,且注射接种壳聚糖微粒的斑马鱼伤口未见红肿与溃烂,即壳聚糖微粒作为鱼用佐剂具有更好的生物安全性。
一种新的基于导频簇方案的时变OFDM系统双重ICI消除算法
李磊, 袁伟娜, 李娜
2015, (6) :798-802.
摘要:
主要研究了正交频分复用(OFDM)系统基于线性时变(LTV)模型的子载波间干扰(ICI)消除算法。在LTV模型中采用双重ICI消除算法可以达到比较好的性能,然而由于导频处的估计值准确度有限,限制了算法性能的进一步提升。提出了一种基于导频簇方案的双重ICI消除算法,采用基于导频簇的梳状导频结构,大幅降低导频处的ICI影响,取得了较好的效果。
区间聚类结合区域划分法实现WSN随机游走模型跟踪
孙武, 李小刚, 祁荣宾, 钟伟民
2015, (6) :803-807.
摘要:
传统的移动目标跟踪方案大都基于理想运动模型,利用滤波方法(如Kalman滤波)进行连续的位置估计和预测。但现实世界中,目标移动规律往往带有强机动性,无任何规律可言,称为随机游走模型。基于此,本文提出了一种低复杂度解决方案,引入离线标准参考样本空间替代在线位置估测过程,为移动目标提供了一种启发式跟踪方案。仿真结果表明,该算法在保证精度的同时降低了计算复杂度,对系统能耗设计有一定指导意义,同时具有更高的灵活性和实用性。
一种基于高斯混合模型的快速水平集图像分割方法
程相康, 朱宏擎
2015, (6) :808-813.
摘要:
水平集方法(LSM)图像分割的本质是求解一个随时间变化的偏微分方程,而使用变分法求解此水平集方程(LSE)往往要耗费过多的计算时间。为了减少算法的运行时间,提出了一种快速水平集图像分割算法。该算法在模糊聚类水平集方法(FCM-LSM)的基础上使用高斯混合模型(GMM)改造其隶属度损失函数,并利用离散网格Boltzmann方法(LBM)求解水平集方程。实验结果表明:本文提出的算法无论是在执行效率上还是在分割效果上都优于传统方法,证明了算法的可行性。
一种基于多授权系统模型的高效CP-ABE方法
鲁成程, 虞慧群, 范贵生, 裴新
2015, (6) :815-820,870.
摘要:
密文策略的属性基加密(Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption, CP-ABE)是一种可靠的方法,它既能实现数据机密性,又能实现细粒度的访问控制。但CP-ABE只支持单授权系统模型,不适合云存储的多授权。通过引入角色和规则的概念,提出了一种多授权系统模型的改进方法,并改进标准CP-ABE方法以形成MACP-ABE方案。该方案能支持改进的多授权系统,实现细粒度的访问控制。此外,MACP-ABE方法可支持用户的属性撤销,从而实现动态属性管理。实验结果表明该方法可以有效地减少整体计算开销。
基于rs-fMRI数据的脑功能网络构建与分析
何高奇, 胡云奉, 杨宇, 魏文浩
2015, (6) :821-827.
摘要:
从脑网络的角度研究大脑功能脑区之间的连接关系,对于理解大脑的工作方式乃至探究精神疾病的病理机制具有重要意义。本文基于静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)数据,计算264个脑区间的相关性,提出了3个合理的假设来确定相关系数阈值,构建出相应的脑功能网络。通过计算网络的聚类系数和平均最短路径长度等属性,结果表明脑功能网络具有小世界特性。针对脑区节点数大于信号时间序列长度情况下的偏相关计算,提出了一种矩阵变换法,获得脑区间的偏相关系数,能够消除其他节点的间接影响。最后在标准脑图上实现了脑功能网络连接关系的可视化。实验证明本文的构建和分析算法是可行的,为脑功能网络分析提供了有益的探索。
一种半分布式光纤网络资源智能化管理方法
赵光, 郭卫斌, 李建华, 罗飞, 范贵生
2015, (6) :828-835.
摘要:
针对现有光纤网络资源管理方法无法有效地保证数据准确性及灵活处理复杂多变的现场状况的问题,提出了一种半分布式光纤网络资源智能化管理方法。该方法利用光纤网络区域化管理的特点,对光纤资源信息库中的资源数据按照区域进行数据块划分,将数据块副本分布存储于智能管理终端节点中。基于该方法,设计并实现了一种智能化光纤网络资源管理系统。对该系统的测试结果表明:所提出的半分布式光纤资源方法在性能指标上达到了光纤网络的管理标准,并能够很好地解决光纤网络管理的瓶颈问题。
基于肌音信号的步态动作模式识别研究
周静, 吴清, 夏春明
2015, (6) :836-845.
摘要:
通过采集腿部肌肉5个通道的肌音信号,利用3层决策树对跑步、上楼、下楼、走路、静止5种步态动作进行模式识别研究。在决策树的第1层和第2层,应用双阈值门限法识别静止和跑步两种步态模式,在第3层,提出基于步态信号的自适应不等长分割算法以及改进的模糊熵算法,利用线性分类器对走路、上楼、下楼进行分类识别。结果表明:双门限阈值法可有效地对静止和跑步进行识别,当采用改进的模糊熵特征时,对走路、上楼、下楼3种步态模式的分类准确率达到了94.87%;而当综合利用近似熵、样本熵和改进的模糊熵3种特征时,其分类准确率达到了98.76%。
圆柱螺旋弹簧横向刚度的计算方法
丘盛昌, 安琦
2015, (6) :846-851.
摘要:
刚度是弹簧最重要的性能指标之一。圆柱螺旋弹簧的刚度分为纵向刚度和横向刚度两种。目前对于纵向刚度的研究较为深入,能够实现精确的计算,但对横向刚度的研究均是在假设和近似的前提下进行的,得到的横向刚度近似为常数,这与实际不吻合。本文针对横向受载的圆柱螺旋弹簧进行研究,通过力学分析建立了横向刚度的计算模型,并结合一个计算实例研究了圆柱螺旋弹簧的各参数对横向刚度的影响规律,得出具体的变化曲线,并对这些曲线进行了分析。
内啮合齿轮泵月牙板与齿面间的润滑性能
洪先雷, 江鸳鹓, 安琦
2015, (6) :852-856.
摘要:
内啮合齿轮泵在工业实际中应用广泛,固定月牙块与外齿轮齿面间的润滑性能是其性能的重要方面。本文构建了能够对内啮合齿轮泵月牙板与齿面间流体润滑的数值计算模型,选取LL4724型内啮合齿轮泵为对象进行数值计算研究,系统研究了压油腔压力、齿顶间隙、小齿轮转速等因素对小齿轮齿顶与月牙板下表面之间的油膜压力分布及周向流量的影响规律,得出了具体的规律性曲线,并对这些曲线进行了分析。
高温螺栓法兰连接系统的温度场及热损失分析
陈圆, 关凯书, 马凯, 章兰珠, 徐严言
2015, (6) :857-862.
摘要:
搭建了DN600、CLASS300金属与金属接触型(MMC)螺栓法兰接头高温试验装置,获得了在500℃下各组件的温度分布。同时,利用有限元软件ANSYS建立了法兰接头三维热力学模型,利用试验结果对模拟结果进行了验证,并分析了保温与不保温时的温度场及热损失。结果表明:当法兰接头保温时,各部件温度趋于一致并与法兰内壁温度接近,比不保温时有较大提高;保温后节能效果明显。
带时滞随机泛函微分方程的Split-step算法
张丹, 秦衍
2015, (6) :863-870.
摘要:
针对一类带有泊松跳的时变时滞随机泛函微分方程,基于Euler-Maruyama算法,给出了Split-step算法。在带跳时滞随机泛函微分方程的系数满足全局Lipschitz条件、线性增长条件和初值函数具有Hölder连续性的条件下,证明了文中的Split-step算法在均方意义下以0.5阶矩收敛。最后通过几个实例进行了数值模拟,验证了算法的有效性。
预条件Krylov子空间法求解耦合Sylvester矩阵方程
徐冬梅, 鲍亮, 蔡兆克
2015, (6) :871-876.
摘要:
基于Krylov子空间方法,求解耦合Sylvester矩阵方程并给出了预条件全局正交化方法以及预条件全局极小残量法两种方法,同时给出这两种方法的一些理论结果。数值实验的结果表明,采用预条件Krylov子空间方法求解该类方程非常有效。