当期目录

2014年 第20卷 第1期    刊出日期：2014-02-28

上一期    下一期

复合材料

纳米复合材料研究进展

杜善义

2014, 20(1):  1-14.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2013.07.054

摘要 ( 4586 )   PDF (4340KB) ( 1865 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对聚合物基纳米复合材料的某些热点和重点问题进行了总结和评述, 并讨论了碳纳米管、石墨烯及纳米增强界面等以增强为主的纳米复合材料的研究状况和存在的问题; 系统地评述了纳米纸复合材料、光电纳米功能复合材料以及纳米智能复合材料等以改善功能为主的纳米功能复合材料的研究动态.

化学气相渗透工艺制备陶瓷基复合材料

成来飞, 张立同, 梅辉, 刘永胜, 曾庆丰

2014, 20(1):  15-32.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2013.07.049

摘要 ( 3382 )   PDF (46731KB) ( 816 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

综述了采用化学气相渗透(chemical vapor infiltration, CVI)工艺制备陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites, CMCs)的模拟与可视化、柔性与鲁棒性以及强韧性控制与设计等研究的进展和趋势. 陶瓷基复合材料气相制造过程模拟涉及气体传输、反应热力学与动力学、预制体的孔隙结构建模等理论, 是一个典型的多尺度和多物理场问题. 运用量子化学、化学热力学、微观动力学、有限元、水平集和人工智能等方法, 实现了复合材料致密化过程的模拟和成分分析, 更加精准地反映了气体在多孔预制体中的各向异性传输和沉积过程, 为工艺优化提供更准确的控制参数. CVI工艺制备陶瓷基复合材料具有柔性与鲁棒性等工艺特性, 包括应用广泛性, 可控制、可调整与可设计性, 可连接与可组装性, 可纠错、可修复与可兼容性等诸多特性, 适用于陶瓷基复合材料微结构的调控, 是陶瓷基复合材料领域最先进的基础制造方法. 陶瓷基复合材料的强韧性一直是其发展中的核心问题, 增强体纤维、基体及二者界面之间的模量匹配, 以及热残余应力和纤维基体体积分数等参数的设计与控制是这个核心问题的关键. 通过合理控制与设计这些参数, 可以实现陶瓷基复合材料的强韧化控制与设计, 从而适应不同使用环境条件的需求.

基于光纤传感网络的航空航天复合材料结构健康监测技术研究现状

张博明, 郭艳丽

2014, 20(1):  33-42.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2013.07.041

摘要 ( 2791 )   PDF (1372KB) ( 1372 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

概述了光纤传感器的分类及特点, 详细介绍了光纤传感器在航空航天复合材料结构健康监测中的应用和发展状况, 包括Boeing公司、Airbus公司、美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration, NASA) 等对光纤传感器进行的应用研究. 指出了光纤传感网络在相关应用中应考虑及有待解决的一些问题, 展望了基于该类传感器的健康监测技术在航空航天领域中的应用前景.

二维点阵夹芯板导波传播特性与频散曲线计算

陶勇1, 尹西岳2, 樊喜刚2, 张祥林2, 陈明继3, 方岱宁1

2014, 20(1):  43-50.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2013.07.040

摘要 ( 2102 )   PDF (11994KB) ( 2460 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

通过建立导波传播的等效分析模型推导了二维点阵夹芯板中导波的频散方程, 并计算得到频散曲线. 建立了基于二维点阵真实结构的有限元模型, 并利用ABAQUS 软件模拟了导波在正六边形点阵夹芯板中的传播过程. 结果表明, 当频率较低时, 等效模型能够较好地描述导波沿整个夹芯板的传播过程.

高导热碳/碳复合材料的制备

冯志海, 樊桢, 孔清, 余立琼, 徐林

2014, 20(1):  51-58.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2013.07.045

摘要 ( 2293 )   PDF (22603KB) ( 726 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

以中间相沥青和中间相沥青基碳纤维为原料, 采用碳布热压法、液相浸渍法制备了二维和三维高导热碳/碳复合材料, 且所制得复合材料的热导率分别高达443和340 W/(m·K). 依据碳/碳复合材料的热导率模型, 分析了不同结构特征参数对材料热导率的影响. 结果表明, 基体碳热导率、孔隙率以及界面相厚度均会在一定程度上影响材料的导热性能.

真空加压湿法成型Al₂O_3sf 预制体及其成型质量

张炳凤, 杨方, 周计明, 齐乐华

2014, 20(1):  59-67.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2013.07.044

摘要 ( 1451 )   PDF (30156KB) ( 582 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

为解决Al₂O₃ 短纤维预制体制备周期长、粘结剂偏聚、卸载后易回弹等技术问题, 提出一种真空加压湿法快速成型的新方法. 选择MgCl₂·MgF₂ 作为粘结剂, 成功制备出体积分数分别为10%, 15%, 20%, 25% 的Al₂O₃ 短纤维预制体. 经多次实验确定了预制体制备过程中的工艺参数如下: 45 °C 烘干2 h, 再经梯度加热至1 100 °C 烧结1.5 h. 制得的预制体表观质量良好, 无纤维脱落、分层现象, 纤维及孔隙分布均匀. 压缩实验结果证明, 所制备的预制体可以满足真空压力浸渗的需求.

锂离子电池Li_xC₆ 扩散性质的分子动力学模拟

姬祥1, 宋亦诚2,3, 张俊乾2,3

2014, 20(1):  68-74.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2013.07.013

摘要 ( 2544 )   PDF (9458KB) ( 2061 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

采用分子动力学方法, 模拟充电过程中锂离子在石墨层间的扩散行为. 研究了300 K温度下石墨阳极材料的锂离子扩散性质; 计算了Einstein 关系下LiC₆, LiC₁₂ 和LiC₁₈ 的扩散系数, 得到了Li_xC₆ 扩散系数与锂离子浓度的关系曲线. 结果表明, 在充电过程中锂离子电池的扩散系数随嵌锂浓度的变化而变化. 在二阶段和一阶段, 扩散系数分别随浓度的增大而减小, 而在LiC₁₂ 附近, 扩散系数由于结构相变而发生较大变化. 此外, 通过分子动力学可视化图像显示了Li_xC₆ 晶体的微观结构. 实验结果为锂离子电池电极变形的连续尺度模型研究提供了基础数据.

真空吸渗挤压二维正交铺层C_f/Al 复合材料压缩失效机制

周计明, 郑武强, 齐乐华, 马玉钦

2014, 20(1):  75-82.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2013.07.042

摘要 ( 2036 )   PDF (18720KB) ( 2113 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

采用真空吸渗挤压技术制备了二维正交铺层碳纤维增强铝基(2D-C_f/Al)复合材料, 研究了室温下2D-C_f/Al 复合材料沿不同方向的压缩性能及其失效行为. 研究结果表明: 利用真空吸渗挤压技术制备的复合材料的浸渗质量良好, 微观组织致密, 基体铝合金和纤维分布均匀, 无明显缺陷存在; 沿垂直于纤维铺层方向的压缩屈服强度约为平行方向的2.5 倍, 比基体铝合金的压缩强度提高了57%. 复合材料的压缩破坏机制与纤维铺层方向密切相关: 当压缩载荷垂直于纤维铺层方向时, 主要以剪切失效为主; 当压缩载荷平行于纤维铺层方向时, 主要以界面脱粘和纤维弯折失效为主.

通信与信息工程

一种波束可调的平面印刷八木天线

龚波, 杨雪霞

2014, 20(1):  83-91.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2013.07.002

摘要 ( 1836 )   PDF (23025KB) ( 695 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

利用八木天线的高定向性, 设计了一种6个方向波束可调的平面八木印刷天线. 天线的主辐射振子采用新颖的梯形结构来增加工作带宽, 将其两臂置于介质板两侧, 仅需在地板上的每个辐射振子臂与地板之间加载一个PIN(positive-intrinsic-negative)二极管开关, 就可控制天线单元的工作状态, 即天线的辐射方向, 而无需专门设计偏置电路. 测试结果与仿真结果吻合较好, 研究结果表明天线输入端反射系数小于−10 dB带宽为400 MHz. 在30°, 90°, 150°,210°, 270°, 330°等主辐射方向上可重构天线增益为7.5 dB, 半功率波瓣宽度小于60°. 该天线能够实现6个不同方向的扫描,具有良好的方向性,可用于小基站或其他无线通信系统中.

多视成像实时校正与立体显示

闫吉辰1, 安平1, 李春华1,2, 赵冰1, 刘超1, 张兆杨1

2014, 20(1):  92-98.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2014.07.015

摘要 ( 1679 )   PDF (9901KB) ( 699 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

手工摆放的平行摄像机阵列所拍摄的多视点立体图像往往会产生垂直视差. 为了消除多视点图像的垂直视差, 必须进行多视点图像的校正. 提出一种简单有效的多视图校正算法, 并基于该算法构建了自由立体显示系统. 应用多线程进行摄像机软同步以及后续的实时优化. 当摄像机图像的上传分辨率为1 280×960、上传速率为25 帧/s、目标3D 显示器的分辨率为1 920×1 080 时, 采用双线性插值, 可达到20 帧/s 左右的显示速率; 若采用复杂度更低的插值方法, 则可达到20 帧/s以上的显示速率. 该算法实现了8路摄像机实时校正和立体显示的3D电视系统.

保持纹理细节的自适应非局部均值图像降噪

陈刚, 钱振兴, 王朔中

2014, 20(1):  99-106.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2013.07.023

摘要 ( 2472 )   PDF (11311KB) ( 862 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

主邻域字典(principal neighborhood dictionaries, PND)非局部均值(nonlocal means, NLM)是一种基于主成分分析(principal component analysis , PCA)的有效图像降噪方法, 但因其未能充分利用图像的内容结构信息, 对纹理细节较多区域的降噪效果较差. 改进PND 方法, 实现基于PCA 的自适应非局部均值降噪. 根据图像局部内容调整滤波参数h, 得到动态变化的像素间相似权值. 实验结果表明, 该方法能更好地保留图像纹理和边缘信息, 降噪效果优于非自适应的PND 方法.

数理化科学

一种三元Newton-Thiele型有理插值方法

崔蓉蓉1,2, 顾传青1

2014, 20(1):  107-113.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2013.07.021

摘要 ( 1573 )   PDF (482KB) ( 697 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

结合二元Thiele 型插值分叉连分式和牛顿插值多项式, 通过引入混合偏差商构造三元有理插值, 进一步给出其特征定理和误差估计, 最后给出数值算例.

超高效液相色谱-串联质谱测定营养强化食品中维生素B₁₂ 的含量

马颖清1, 王霞1, 张小刚1, 罗立强2

2014, 20(1):  114-119.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2013.07.016

摘要 ( 1722 )   PDF (3219KB) ( 1243 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

采用固相萃取(solid phase extraction, SPE)柱对样品中维生素B₁₂ 进行浓缩与净化, 提出了一种可灵敏测定营养强化食品中维生素B₁₂ 含量的超高效液相色谱-串联质谱(ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry, UPLC-MS/MS)方法, 并通过实验考察了不同固相萃取柱对维生素B₁₂ 含量测定结果的影响. 实验结果表明, 采用HLB(hydrophile-lipophile balance number) 固相萃取柱进行富集与净化, 维生素B₁₂ 在0.5∽100.0 μg/L 浓度范围内与其响应值呈良好的线性关系, 检出限为1.0 μg/kg, 说明该方法具有分析速度快、灵敏度高、重复性好的优点, 适用于对营养强化食品中维生素B₁₂含量的测定.

机电工程与自动化

短期发电权交易对系统网损的影响

薛美娟, 姚李孝, 屈小勇, 刘家军

2014, 20(1):  120-126.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2013.07.020

摘要 ( 1383 )   PDF (2073KB) ( 676 )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

采用基于直流潮流方程的方法计算发电权交易对系统网损的影响, 该方法计及了每个潮流状态, 更符合发电权交易改变潮流的实际情况. 通过分析代发交易电量进行的机理与过程, 针对日发电权交易模式下在交易时段平均分摊交易电量的不合理做法, 采用3次样条插值方法, 拟合出一条可根据交易电量进行调整的交易电量分摊曲线, 从而代替传统的平摊方法. 通过IEEE13节点算例, 并结合3种情况验证了该方法的合理性.