第一性原理研究压力下NiTi合金B2相的结构、力学以及热力学性质

运用第一性原理研究0~40 GPa下B2相NiTi合金的机械性能、 电子性质以及热力学性能. 计算发现, 几何优化后NiTi晶体的晶格常数与实验值和其他文献提供的数值大体一致, 表明随着压力的增加该型合金力学稳定且没有相变产生. NiTi合金的体模量B、 剪切模量G和杨氏模量E以及B/G的值随压力增大呈线性增加, 表明压力使其抗体积变形能力、 抗剪变能力及塑性增强. 研究发现, 压力也会使NiTi合金的各向异性发生改变. 对NiTi合金态密度的研究表明, 该合金同时显现出共价性与离子性, 并且压力对其电子性质无明显影响. 此外, 本文还研究了不同温度和压力下NiTi合金的热力学性能, 包括德拜温度ΘD,热容Cv和Cp的变化, 为今后实验提供理论数据.     

基于第一性原理的高压下TiAl结构、力学性能及热力学性质研究

采用第一性原理计算方法,研究了压力与温度对TiAl合金结构、力学性能与热力学性质的影响.结果显示,随着外加压力的增加,TiAl体积比降低. 计算了不同压力下TiAl的弹性常数Cij , 所有Cij均力学稳定性判据, 表明不同压力下的模拟结果均满足力学稳定性条件. 通过弹性常数, 计算了体模量与剪切模量, 发现在0 Gpa下的计算值与文献值相吻合,表明计算的准确性. 体模量与剪切模量可以用来反映材料抵抗变形能力, 随着压力的增加, 其数值增加, 表明材料抵抗变形能力得到提升. 由B/G发现, 当压力在10-20 Gpa之间时, TiAl由脆性材料转变为延性材料. 借助准谐德拜模型, 研究了当温度在0-1 000 K、 压力在0-50 Gpa下压力与温度对TiAl体模量、 德拜温度、 线膨胀系数以及热容的影响, 这有助于研究温度与压力对热力学参数的影响. 最后, 研究了不同压力下TiAl的电子结构, 随着压力的增加, 材料的态密度强度降低, Ti原子成键相互作用减弱, Al原子成键相互作用增强, 材料的延性得到提升.     

基于Pro/E的圆形锯片结构与热力学分析

采用Pro/ENGINEER Wildfire 5.0为设计平台,创建了一种普通的圆形锯片模型,用Pro/E强大的结构分析与热力学分析模块分析了在工况下圆形锯片的应力、应变等参数.通过分析可以了解圆形锯片的强度和寿命,为圆形锯片的优化设计提供了参数依据,对设计性能高、寿命长、成本低的圆形锯片发挥了重要的作用.     

基于特性参数优化预测的水-水热泵仿真模型的探讨

基于热力循环分析,将水-水热泵的运行特性归结为8个待定的特性参数,并以此为基础建立了利用样本数据来预测待定参数的特性参数优化预测热泵模型.阐述了参数优化预测的过程及模型的实施步骤,实例计算表明,该模型具有较好的预测精度与延伸预测能力,为能源利用系统中水-水热泵的动态性能仿真提供了一个简单实用的方法.     

仿水黾模型承载力试验研究

本文通过力学分析建立了仿水黾模型的承载力模型,分析了其取得最大水面承载力的临界条件。制作了4腿的仿水黾模型,并制备超疏水铜丝作为仿水黾模型的腿部。试验测量了仿水黾模型在水面的最大承载力,实测值与依据承载力模型计算值的误差率为9.3%。     

纳米切削加工模型的研究

本文从分析建立传统切削加工模型的理论基础和分析方法入手,指出该模型应用于纳米切削加工的不合理性,应用分子动力学仿真建立了纳米切削的加工模型。研究表明,在纳米切削过程中,当切削深度小于最小切削深度时,工件材料只发生了弹塑性变形,没有形成切屑。     

CK1E飞机颤振模型的结构动态设计

本文提供了有限元逆特征值法、两步修改的结构动态设计方法。用这些方法分别设计了CKIE飞机颤振模型的垂直尾翼和水平尾翼,满足了给定的固有频率、固有振型、重量和重心等要求。最后,设计的模型得到了振动试验的验证,实验结果表明设计是成功的。     

基于Pro/E的三维模型标注的二次开发

如何灵活而合理地实现设计信息与制造信息在三维模型上的标识是目前三维数字化研究的热点,而Pro/E三维标注方面起步较晚,功能较弱。针对此现状,利用Pro/E的二次开发工具包Pro/Toolkit,对设计与制造信息在Pro/E中进行标注涉及的关键功能进行了二次开发,实现了信息在三维模型中的组织、表达与显示,通过实际应用,满足了在Pro/E中以国标为准进行规范化标注的要求。     

Pro/E与ANSYS模型数据转换的研究

论述了三维实体造型软件Pro/Engineer WildFire2.0与有限元分析软件ANSYS 10.0之间进行数据转换的方法;着重介绍了配置ANSYS内置ANSYS和Pro/E接口的程序;实现了不同软件之间紧密结合并形成良好CAD/CAE集成应用的环境.     

HFC245fa热物性数学模型及其lgp-h图

高温热泵适宜采用高温工质。HFC245fa被普遍认为是替代CFC11和HCFC123的HFCs类新型高温工质。本文以试验数据为基础,采用Soave-Redlich-Kwong方程,辩识了HFC245fa的状态方程;采用Wagner模型拟合了HFC245fa的饱和蒸汽压力模型;基于基团原理,建立了HFC245fa的气体定压比热容模型;由Clausius-Clapegron方程得到了HFC245fa的汽化潜热模型;利用多项式模型,拟合了HFC245fa的粘度?导热系数等迁移性质模型;最后,根据上述模型,绘制其lgp-h图。结果表明,上述模型和图表的精度能够满足HFC245fa在设备研发和制造中的实际应用。     

Structures,solvation forces and shear of molecular films in a rough nano-confinement

Investigations of surface roughness effects on the structure, dynamics and rheology of a molecular fluid (hexadecane) confined between solid (gold) surfaces, through the use of large-scale molecular dynamics simulations, reveal a remarkable sensitivity to the confining surface morphology. A most significant reduction of the ordering propensity is found in films confined by stationary rough surfaces with a consequent strong suppression of solvation forces and the development of liquid-like dynamic and response characteristics. When the rough-surface boundaries are set in motion at a high shear rate, the interfacial layers of the film stick to the adjacent solid boundaries, resulting in partial slip inside the film with the development of shear stress in the viscous molecular fluid, unlike the case of atomically flat crystalline boundaries where slip of the confined film at the boundaries is accompanied by vanishingly small shear stress in the film. These results are discussed in the context of the effect of roughness on the boundary conditions used in modeling fluid flow past surfaces, and they suggest that morphological patterning of surfaces could provide ways for controlled modifications of frictional processes in thin-film lubricated nanotribological systems.     

二硫化钼/丁腈橡胶热氧老化及摩擦性能模拟研究

为研究二硫化钼(2H-MoS₂)对抗氧剂4020和丁腈橡胶(NBR)复合材料热氧老化及摩擦学性能的影响,采用分子动力学(MD)模拟分别建立4020/NBR和MoS₂/4020/NBR复合材料的模型,分析不同温度下2H-MoS₂对热氧老化性能、力学性能和摩擦学性能的影响。结果表明：添加MoS₂后,复合材料的相容性、稳定性和热氧老化性能均得到有效提高,力学性能也得到明显提升,即使在398 K高温下,复合材料也能表现出优异的热氧老化性能和力学性能;与4020/NBR复合材料相比,MoS₂/4020/NBR复合材料在298、398 K温度下的摩擦因数分别减小了约30%和25%,磨损率减小了5%和7%,表明MoS₂可以有效提高NBR复合材料的摩擦学性能。     

COM技术在工质热物性计算中的应用与实现

提出了采用CＯM技术来实现工质热物性计算，讨论了COM技术的原理和特点，介绍了以COM为基础的ActiveX技术，以R134a为例，说明基于COM技术的工质热物性计算组件的具体实现及其在Internet上的应用。     

螺杆蒸汽压缩机工作过程喷水冷却特性研究

喷水能够提高螺杆蒸汽压缩机的压比和饱和温升,扩展蒸汽压缩机的应用范围。为研究螺杆蒸汽压缩机的喷水冷却特性,建立喷水螺杆蒸汽压缩机的数学模型,考虑喷入水与压缩蒸汽的换热蒸发及其泄漏闪蒸,并试验验证了模型的准确性。利用所建数学模型,分析与讨论压缩机压比、喷水量、喷水温度及转速对压缩机工作过程的影响。研究结果表明,喷水不仅可以降低排汽温度、使蒸汽压缩机稳定运行,还可以使压缩过程更接近等温过程;压缩机实际运行时喷入水主要集中在压缩过程后期及排汽过程蒸发;压缩机欠压缩运行时,排汽腔内蒸汽对压缩过程影响不大;若压缩蒸汽任一转角都能被冷却至饱和,则喷水温度对压缩过程及运行效率基本没有影响;为了有效控制排汽温度,喷水孔口水流量需要随压缩机转速做相应的调节。     

碳纳米管/丁腈橡胶复合材料力学及摩擦性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟技术,从分子水平研究碳纳米管(CNTs)增强丁腈橡胶(NBR)复合材料的力学性能及摩擦学性能。运用恒应变法计算材料的力学性能,分别建立纯NBR和CNTs/NBR复合材料的3层模型,并对顶层和底层的铁摩擦副施加剪切载荷,研究材料的摩擦学性能。研究结果表明：在摩擦过程中,由于CNTs表面存在很强的吸附力,抑制了NBR分子链的迁移率,使得CNTs和聚合物分子链间的相互作用增强;CNTs/NBR复合材料具有更高的致密性以及更强的结构,从而表现出了比纯NBR更加优异的力学和摩擦学性能。     

碳纳米管及石墨烯协同增强尼龙6摩擦学性能的分子动力学模拟

为研究碳纳米管（CNT）和石墨烯片(GNS)协同增强尼龙6（PA6）复合材料摩擦学及力学性能的微观机制,利用分子动力学方法模拟PA6及其复合材料的拉伸过程及摩擦学行为,分析CNT、GNS对PA6复合材料力学及摩擦学性能的影响。建立Fe原子与纯PA6和PA6/ CNT、PA6/GNS、PA6/GNS/CNT复合材料组成的摩擦学模型,并对模型进行几何优化、退火及动力学平衡,通过对Fe原子施加0.2 GPa应力及0.01 nm/ps速度进行摩擦模拟。研究结果发现,PA6/GNS/CNT复合材料摩擦因数在所有材料中最低为0.252;相比其他3种材料,PA6/GNS/CNT复合材料的抗剪切性能最好,且弹性模量及剪切模量均有提高。通过对比分析4种材料的径向分布函数、摩擦界面温度、材料总势能揭示了CNT和GNS协同增强PA6摩擦学及力学性能的作用机制,指出加入的CNT/GNS通过范德华及静电力作用降低了PA6与Fe原子摩擦副之间的相互作用,此外一维CNT与二维GNS通过π-π堆叠杂化作用形成了3D杂交堆叠体系,协同增强了PA6的摩擦学性能。     

Hydrogen Network Fluctuations and the Microwave Dielectric Properties of Liquid Water

A short tutorial is given on interactions of water with electromagnetic fields, particularly in the microwave frequency range. Properties of the water molecule are sketched and attributes of the percolating tetrahedral hydrogen bond network of liquid water are presented. Characteristics in the polarization noise of liquid water are discussed and are related to the dielectric spectrum of water. The principal dielectric relaxation in the microwave region is represented by a Debye-type spectrum, the parameter values of which are given as a function of temperature in tabular form. At 19°C, as an example, the complex dielectric water spectrum is shown in an extended frequency range, also covering the near millimetre and submillimetre wave region up to 2 THz. A wait-and-switch model of dielectric relaxation, as suggested by computer simulation studies, is briefly outlined, in order to illustrate the mechanisms behind the hydrogen network fluctuations.     

类金刚石膜生长特性的分子动力学模拟

类金刚石膜(Diamond-like Carbon,DLC)的沉积过程直接影响着薄膜分子结构,从而决定着最终薄膜的物理化学特性。采用分子动力学模拟的方法,计算了以C原子为沉积物,在50eV和100eV入射能量下制备无氢DLC膜的动力学过程,详细考察了不同生长阶段表面生成膜的生长特性。通过比较,模拟结果观察到并揭示出在一定的入射能量冲击下,基体表面薄膜的一种新的点—链—网成长过程及薄膜形成机制。同时发现,随着入射能量的增加,基底的逃逸原子数亦相应增加,基底原子向表面薄膜的扩散和渗透距离变长,薄膜密度在入射能量较高时,变化数量及趋势基本一致。     

基于Pro/E无档级抽水马桶节水器的三维建模

介绍了传统抽水马桶的工作原理,指出只有两种排水方法：大、小档;提出新型抽水马桶节水器,可以实现无极排水,并介绍了其工作原理;通过软件Pro/E建立改进后抽水马桶节水器的主要零件和装配图,为以后生产实践提供保证。