建筑雪工程学研究方法综述

建筑雪工程学系指综合物理学、地球环境学、灾害学等交叉学科,从专业角度对建筑（群）及其周围环境冬季受降雪影响进行预测及研究,以抵御由雪灾诱发建筑物倒塌事故的一门学科。从该学科中主要的三种研究方法,即实地观测、试验研究以及数值模拟为切入点对三者的发展进行梳理与深入剖析。对于实地观测,总结了国外规范中考虑风致雪漂移和热力融雪等影响因素的研究历程与相应理论模型的建立,并指出今后我国实测工作应以对足尺建筑屋面积雪特性及其演变机理为重心;通过对近年来试验研究工作的概括总结,梳理了现今试验研究的四种手段,并明确了对应试验手段相似准则的建立与参数的选取,同时指出今后在我国建立专业风雪试验的必要性;通过对CFD数值模拟方法研究进展的回顾,总结了目前数值模拟已取得的成果与存在的不足,为考虑因素全面的新数值模拟方法的发展指明方向。     

液压锥阀空化流分析及阀芯结构改进研究

空化是液压锥阀运行时造成振动及噪声的重要因素,其影响因素颇为复杂。利用FLUENT中混合模型(Mixture)及标准κ-ε湍流模型,对锥阀阀芯锥角和阀口开度的变化对空化程度的影响进行计算流体动力学分析,发现随着阀口开度的增大,空化程度先增强后减弱,而随着阀芯锥角的增大,小开度下空化程度逐渐减弱,大开度时先减弱后增强。采用两个不同锥角的锥面对阀芯结构改进,发现可一定程度抑制空化。     

单晶铱取向有关的拉伸变形行为的原子尺度模拟

单晶铱与其它面心立方金属相比表现出反常的变形行为,其本征变形断裂机制仍存在争议。本文进行分子动力学模拟研究了单晶铱在1K下沿[100]、[110]和[111]取向的拉伸变形行为。研究结果表明:单晶铱在3个取向应力-应变曲线上的变形行为差异明显。由于变形机制不同,包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度以及延伸率在内的力学性能在几个拉伸取向上或多或少存在差异。在拉伸载荷作用下,[100]取向单晶铱变形主要通过位错滑移还有少量空位聚集;[110]取向的塑性变形由堆垛层错引起;而[111]取向单晶铱断裂前产生的塑性变形量很少。     

SiCp/Al复合材料超精密车削仿真与试验研究

针对SiC_p/Al复合材料因脆性相SiC的加入而导致难以形成高质量加工表面等问题,采用分子动力学模拟和超精密车削试验的方法对SiC_p/Al复合材料纳米尺度材料去除过程进行研究,重点分析了单晶金刚石超精密切削SiC_p/Al复合材料中的加工表面形成机理、脆塑性转变以及刀具磨损机理。结果表明:高压相变是引起SiC_p/Al复合材料中SiC脆性材料的脆塑性转变的主要原因。随着切削深度的增加,SiC_p/Al复合材料中SiC颗粒加工方式由延性去除,到脆塑性混合方式去除,最后演变为纯脆性去除方式。SiC_p/Al复合材料中SiC-Al界面和Al基体存在,影响了SiC_p/Al复合材料中SiC颗粒去除的脆塑性转变机制。待加工表面上拉应力的存在会诱导微裂纹尖峰,是切削区域脆性SiC材料裂纹萌生的直接诱因。单晶金刚石刀具主要磨损机理为硬质SiC颗粒的磨粒磨损和切削诱导的石墨化。     

钛单晶纳米柱拉压不对称性的分子动力学模拟

本文基于分子动力学模拟,通过研究钛单晶纳米柱在拉伸和压缩下的力学响应特征及晶体结构演化行为,揭示其塑性变形机制。结果表明沿[0001]晶向拉伸条件下主要塑性变形机制为伴生的{101 ?2}孪晶和基面层错;而沿[0001]晶向压缩条件下,基面位错作为优先形核的缺陷参与到塑性变形过程,随后锥面位错出现并协调了轴向和横向变形,压缩条件下无孪晶产生。拉伸模拟过程中观察到一种有别于传统孪生的晶体再取向现象,其孪晶与基体间呈现基面/柱面对应关系。     

含孔洞的Al2Cu单轴拉伸的分子动力学模拟

建立含孔洞的Al₂Cu分子动力学模拟模型,采用嵌入原子法模拟Al₂Cu模型在常温、恒定工程应变速率的拉伸环境下孔洞大小、数量及孔洞分布对Al₂Cu力学性能的影响。研究结果表明：孔洞的出现使模型内部出现了自由表面并在孔洞内边缘产生了应力集中,从而大大降低材料的抗拉强度以及变形能力;孔洞增大,Al₂Cu的塑性和抗拉强度均明显下降;不同孔洞数量对应的应力应变曲线在弹性变形阶段基本重合,孔洞增多,Al₂Cu的塑性以及抗拉强度都有不同程度的下降;改变孔洞分布,孔洞连线方向与拉伸方向的夹角越小,Al₂Cu表现出越强的塑性和抗拉强度。     

基于平衡态和非平衡态分子动力学模拟研究锗烯热导率

利用平衡态和非平衡态分子动力学模拟的方法计算了锗烯的热导率。首先,应用平衡态方法模拟了锗烯的热导率并进一步计算了热导率分解的各个分量。与石墨烯不同,锗烯热导率较小且 分量占主导。其次,应用非平衡态方法模拟计算了一系列长度的锗烯热导率,通过拟合得到不依赖长度的收敛热导率。最后,比较平衡态和非平衡态两种模拟方法得到的结果。发现不仅在数值上结果是一致的,而且通过拟合声子群速度将平衡态数据转换为长度依赖关系,也可以与非平衡态数据很好的重合。因此,基于平衡态和非平衡态两种方法应用GPUMD程序模拟计算的锗烯热导率都是有效且等价的。     

A New High-Efficiency Experimental Design for Optimizing Various Flow Velocities Testing in Extremely Aggressive Formation Water

Compared to the traditional one-by-one method, a new high-efficiency method is used to characterize large numbers of regulations varying samples.Accordingly, bump-shaped electrodes are designed using the computational fluid dynamics model, and the effect of the height and placement of these electrodes is discussed.The experimental feasibility is certified by weight loss measurement.Results indicate that flow velocities of different bump-shaped electrode surfaces are significant differences.Thus, each surface can be analyzed independently; the thickness loss of each electrode surface is consistent with that using one-by-one method, which can effectively improve the experimental efficiency 12 times.     

基于系统动力学的城市轨道交通PPP项目特许期决策模型研究

城市轨道交通因其自身建设期长、造价高、不确定风险大等特点,使得其特许期的确定至关重要。通过文献阅读及前人经验对影响城市轨道交通 PPP 项目特许期因素进行识别,利用系统动力学软件,建立城市轨道交通 PPP 项目特许期模型,并对关键因素物业收入、年交通量、年运营成本和机动车数量进行敏感性分析,得到城市轨道交通 PPP 项目特许期的变动情况,确定不同影响因素对特许期的影响情况。研究结论可为城市轨道交通 PPP 项目特许期的制定提供参考。     

齿轮传动系统动力学的研究方向

介绍了齿轮传动系统的振动和噪声问题,对存在的问题做了详细解释,在理论上对齿轮传动机构的振动与噪声问题进行一些有益的探索,并阐述了目前齿轮系统动力学研究的发展方向。