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[期刊论文] 党旭丹 卫萌 张红松 肖军
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北大核心 CSTPCD CSCD CA CBST
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摘要:利用有限元软件获得了X-Cor夹层结构的应力场,并对其压缩强度进行分析.提出了适合于X-Cor 夹层结构失效机理分析的失效判据和材料刚度退化规则,明确其失效过程和模式.根据失效判据,采用有限元模型中发生刚度退化的单元及其分布模拟失效的类型及扩展路径,说明X-Cor 夹层结构在压缩载荷下的失效机理.有限元研究表明:压缩过程中,树脂区首先失效,其次是Z-pin,主要的失效模式是Z-pin屈曲失效,失效单元的扩展路径有一定的分散性.通过有限元分析结果与试验值的比较,数值吻合较好,计算误差为-7.6% ~9.5%....
[期刊论文] 党旭丹 卫萌 肖军
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北大核心 CSTPCD CSCD CA EI CBST
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摘要:通过分析X-cor夹层结构中Z-pin端部的细观结构,提出Z-pin端部树脂区椭圆形态的基本假设并建立X-cor夹层结构拉伸模量的有限元模型,利用大型有限元软件ANSYS对其拉伸模量进行了数值计算.研究了Z pin植入角度、直径和密度的改变对X cor夹层结构拉伸模量的影响.结果表明:X-cor夹层结构的拉伸模量随Z-pin植入角度增加而减小,随Z-pin直径和密度增加而增加.通过有限元模型的计算,得到了X-cor夹层结构参数对其拉伸模量的影响规律,数值计算结果误差范围是±10%,验证了所提的有限元模型的合理性,说明该模型可用于预测其拉伸模量....
[期刊论文] 党旭丹 卫萌 王新莉 肖军
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北大核心 CSTPCD CSCD CBST
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摘要:通过分析X-cor夹层结构中Z-pin端部细观结构的显微镜照片,提出Z-pin端部树脂区椭圆形态的基本假设并建立X-cor夹层结构压缩模量的有限元模型,利用大型有限元软件ANSYS对其压缩模量进行数值计算,研究了Z-pin植入角度、直径和密度对X-cor夹层结构压缩模量的影响.结果表明,X-cor夹层结构的压缩模量随Z-pin植入角度的增加而减小,随Z-pin直径和密度的增加而增加.通过有限元计算,获得X-cor夹层结构参数对其压缩模量的影响规律,数值计算结果误差范围为士10%,验证所建立有限元模型的合理性,说明该模型可用于预测其压缩模量....
[期刊论文] 翟震 卫萌
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北大核心
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摘要:针对城市经济发展过程中的环境污染、人们精神疲劳等问题,探究城市居民对绿色生活空间的需求,提出一种家庭植物生长箱产品的设计理念,将用户需求转化为细化的产品功能映射。基于工业设计的原则和方法,分析家用植物生长箱的操作对象、工作环境,给出其具体的设计尺寸。在此基础上,对植物生长箱进行工业设计,包括结构、造型、人机工程、色彩和材料等方面的产品设计过程。...
[博士论文] 卫萌
材料物理与化学 郑州大学 2016(学位年度)
摘要:锂硫电池具有超高的能量密度(2600 Wh kg-1),且正极所使用的单质硫储量丰富、环境友好、廉价易得,被认为是最具潜力的下一代大容量二次锂电池体系之一。然而硫正极的电化学反应包括多步骤氧化还原反应,同时还伴随着硫化物的复杂相转移过程。其放电产物多硫化锂极易溶于有机电解液,并能穿过隔膜在正负极间来回扩散,称之为“穿梭效应”。另外,单质硫导电性差,在反应过程中体积剧烈膨胀。以上问题导致锂硫电池在循环过程中其容量快速衰减、硫利用率低、库仑效率差,并存在安全隐患。种种棘手问题都阻碍了锂硫电池的实际应用。当前解决锂硫电池问题的主要思路有:添加一种或多种导电剂以提高单质硫的导电性;通过设计导电相的结构抑制多硫化物的穿梭效应,从而提高锂硫电池的循环稳定性。本论文从碳基材料入手,设计和制备了一系列硫/碳复合材料,并对其电化学性能进行了系统的研究。
  本研究主要内容包括:⑴提出一种新颖的双溶剂法制备了具有核壳结构的石墨烯/硫(G/S)复合材料,并对其电化学性能进行了系统研究。以二硫化碳为硫的溶剂,以乙醇为石墨烯分散剂,将两者混合得到双溶剂。通过加热作用,原本溶解在双溶剂中的硫就会发生重结晶析出,与此同时被周围的石墨烯包覆,得到一系列不同粒径大小的G/S复合材料。通过改变双溶剂中二硫化碳/乙醇的比例,实现了对G/S复合材料粒径大小的成功调控。电化学性能测试证明,G/S复合材料的电化学性能和材料尺寸相关,最小粒径的G/S-200复合材料具有最佳的循环稳定性和倍率性能。在0.1 C的恒流充放电测试下,G/S-200复合正极材料的首周放电比容量为1068.5 mAh g-1,100次循环之后容量保持在729.5 mAh g-1。这是由于随着G/S复合材料颗粒尺寸的减小,电荷的传输距离随之减小,电荷的传递效率、活性物质的利用率及正极材料的动力学特性也随之得到显著提升。⑵利用碳纳米管和石墨烯的结构特点,设计和构建了一个具有三维多孔结构的导电网络来实现纳米硫的均匀分布与多硫化物的容纳。使用真空抽滤方法获得了具有三维多孔结构的硫/碳纳米管/石墨烯(S/CNT/G)自支撑膜。这种复合膜材料具有柔性、无粘结剂、无集流体等特点,可以直接作为锂硫电池的正极材料。SEM、EDS和TEM等测试表明活性物质硫均匀地负载在石墨烯和碳纳米管形成的三维导电网络中。电化学测试表明S/CNT/G复合材料展现了优异的倍率性能、库仑效率和循环性能。0.5 C条件下S/CNT/G复合正极材料首次放电比容量为948 mAh g-1,经过200周循环可逆容量保持在593 mAh g-1。2 C和3 C倍率下放电比容量分别保持在715-635 mAh g-1和598-545 mAh g-1。S/CNT/G复合膜的优异电化学性能得益于三维多孔导电碳网络的构筑,其作为柔性集流体实现了纳米硫的均匀分布,提高了活性材料的利用率,还对硫及其放电产物具有固化作用。此外,多孔结构有利于电解液的浸润和锂离子的快速传输。⑶探索了添加聚合物电解质PDDA来提高锂硫电池循环稳定性的可行性。通过带正电荷的聚电解质PDDA与带负电荷聚硫离子之间的静电吸附作用,抑制聚硫离子在电解液中的溶解。系统地研究了 PDDA的添加量对电池循环稳定性的影响,发现 PDDA与 S/CNT/G质量比1:2时,制备得到的复合膜材料12-PDDA-S/CNT/G表现出最好的循环稳定性。0.5 C条件下进行充放电测试,其在第100、170和300周的放电比容量保持率分别达到94.5、91.1和84.2%,平均库仑效率分别为97.3、96.2和94.3%。PDDA功能化之后的硫/碳纳米管/石墨烯复合膜材料不但保持了三维多孔导电网络的结构,为电子传输提供了通道,PDDA对硫/碳的又一层包覆,也为锂离子的传输提供了通道。更为重要的是,PDDA与聚硫离子之间的静电作用有效地抑制了穿梭效应,有利于保持材料界面的稳定,从而显著地提高了PDDA-S/CNT/G复合膜材料的循环稳定性。本文对PDDA的探索与研究为改善锂硫电池正极材料的循环稳定性提供了新思路。
[硕士论文] 卫萌
包装材料与工程 郑州大学 2012(学位年度)
摘要:中国经济的快速发展推动了人民生活质量的迅速提高,一方面,居民的生态环保意识越来越强,另一方面,家庭布置居室对绿色环境的情趣追求也在不断增长。传统的植物生长箱可以提供高精度的温度、湿度、光照等条件,实现人工对自然环境的模拟,是一种科研仪器,主要应用于农林渔牧、环境科学、生命科学、生物工程等领域,生产和出口先进设备的制造商有德国Sartorius、美国ISCO、加拿大AVVOR、日本SANYO及中国宁波江南仪器厂、上海比朗仪器有限公司等。仪器类植物箱主要依靠微电子技术来实现自动控制,但价格昂贵,控制精度十分严格,对操作环境有特殊要求。本文基于传统植物生长箱的科学原理,研发适于家居环境和满足城市居民对绿色追求的家用植物生长箱新产品。
   城市的飞速发展,在为人们生活带来现代化的同时,也产生了一系列负效应。拥挤的居民楼中,日渐普及的空调系统和相对封闭的居室环境使室内空气浑浊难耐。居室环境质量是影响人体健康的重要环境因素之一,长期生活在空气质量欠佳的居室环境中,对不少身体处于亚健康状态的都市居民来说无疑是雪上加霜。如何改善居室环境,提高居室空气质量,已成为城市居民十分关心,以及当前工业设计师与室内设计师必须面对和解决的现实棘手问题。然而,传统的家庭盆栽方式具有一定的弊端,如花盆沉重不宜搬运、浇水施肥易弄脏地面、培育打理费时费工、品种数量受空间限制、植物生长严重依赖自然条件而不易在室内环境中很好生长等。在这种情况下,开发一种可将植物综合培养、整体操作、方便省时、美观整洁的植物生长箱新产品,成为一个具有市场潜力的课题,它一方面为城市居民对绿色空间的追求提供新的途径,另一方面对陶冶人们的生活情操和改善精神面貌具有一定的现实意义。
   本文从城市居民对自然生态和绿色环境的情趣追求出发,提出家用植物生长箱的产品概念,以开发经济型、家居型植物生长箱新产品为目标,并将此作为研究的创新点。从分析传统植物生长箱的功能着手,研发家居型植物生长箱的功能,通过对其功能分析,包括生态对象及生态能量的容装功能等进行容器结构设计。本课题研发不同的生长箱功能(种植型、花卉性、山水型等),并选择一种典型类别分析和设计其功能概念,同时对其进行结构设计和工业造型设计。从家居空间和休闲生活的协调性出发,通过工业造型理念,把造型、色彩、表面装饰和材料等要素综合在一起赋予产品美学形态和造型,实现工程技术与美学艺术的和谐统一,然后进行虚拟造型设计,为产品加工制造建立设计基础。本课题研发的生长箱易操作、安全、经济,适于工业生产和推广,把自然生态概念和人的绿色情趣结合在一起,为城市居民日益增长的家居环境需求和环保追求提供了一条新的途径。
   人们消费观念的更新和天然环保意识的觉醒,刺激和引导了人们对健康生活和工作环境的迫切需求。家用植物生长箱基于人机工程的科学原理,结合社会、生理、心理、技术、艺术的角度,从结构、造型、色彩、材料等方面进行设计,旨在创造一种符合城市居民物质精神生活双重追求的新产品。科技的进步、新材料的创新和先进加工工艺的提高,为新产品的制造提供了物质基础和技术可能,市场的巨大需求又成为新产品创新的不竭动力。相对于人们日益增长的精神需求,家用植物生长箱的设计适应和把握了市场的变化发展,及时迎合了人们的需求导向,将优美的造型设计与优良的质量相结合,具有可观的市场空间和广阔的发展潜力。
  
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