微观尺度

摘要： 灰土是古建筑常用的材料,因文物保护的要求,灰土取样受一定的限制,因此建立合适的力学分析方法对研究灰土及古建筑本体的力学性能具有重要意义。依据土的三相介质组成和微观尺度构成,将灰土分为颗粒、胶结物和孔隙三部分;基于300倍SEM微观结构和图像处理技术构建了灰土力学模型,根据粒径组成和试验测试数据分析了胶结物的受力特性,得到了胶结物的塑性损伤模型,并进行了灰土模型的单轴力学性能仿真;基于室内胶结试验结果建立了胶结物与含水率的应力-应变关系式。研究结果表明:灰土土样单轴压缩试验结果与基于微观尺度灰土分析模型的模拟结果相对吻合,验证了基于SEM分析模型进行灰土力学分析的可行性;在一定含水率范围内,0.075 mm和0.1 mm粒径胶结物应力-应变变化规律基本保持一致;在单轴压缩荷载作用下,试件颗粒与胶结物界面处及孔隙周围首先出现损伤破坏并产生裂缝,其主要原因是该区域存在应力集中现象,随着荷载继续增大,损伤区域向外扩展延伸,形成斜向连贯的断裂带,最终导致试件破坏。

摘要： 为连续、精确地测量纱线和织物组织单元的拉伸变形量,结合数字图像相关法(DIC),提出一种微观尺度下的单轴拉伸变形测量方法。首先选取4种织物,从织物中抽取纱线、裁剪织物试样,并制作合理的散斑。然后对纱线和织物试样分别进行单轴拉伸实验并用相机记录整个过程。最后在DIC测试软件中添加引伸计,计算拉伸过程中单纱分段线应变以及织物单元结构在经、纬方向上的线应变。结果表明:单纱拉伸过程中,各处线应变增长速率不同;织物微小变形下内部结构呈非均匀变形,其中纬编针织物线圈变形不均匀性更为明显。基于DIC的微观变形测量方法揭示了纱线和织物生产、应用中的微量变形规律,为智能可穿戴电子纺织品的设计与应用提供指导。

摘要： 高速铁路作为新兴的交通运输方式,对沿线城市及区域的可达性格局和经济联系空间结构有重要影响。在京津冀协同发展大背景下,基于2022年北京与张家口将携手举办冬奥会这一机遇,北京至张家口交通运输方式正发生着革命性的变革。以京张高铁为例,从微观尺度出发,以加权平均旅行时间分析沿线各区县的可达性水平变化,运用引力模型探寻各区县经济联系空间结构的演化,结果表明:京张高铁的开通将在很大程度上优化沿线区县的可达性水平;沿线区县之间的经济联系将进一步加大,经济格局呈现“多中心化”趋势,空间格局则呈现“一轴多极”模式;区域的主要经济联系方向趋向于“地域临近指向性”,空间紧邻效应明显。

摘要： 高速铁路作为新兴的交通运输方式,对沿线城市及区域的可达性格局和经济联系空间结构有重要影响.在京津冀协同发展大背景下,基于2022年北京与张家口将携手举办冬奥会这一机遇,北京至张家口交通运输方式正发生着革命性的变革.以京张高铁为例,从微观尺度出发,以加权平均旅行时间分析沿线各区县的可达性水平变化,运用引力模型探寻各区县经济联系空间结构的演化,结果表明:京张高铁的开通将在很大程度上优化沿线区县的可达性水平;沿线区县之间的经济联系将进一步加大,经济格局呈现"多中心化"趋势,空间格局则呈现"一轴多极"模式;区域的主要经济联系方向趋向于"地域临近指向性",空间紧邻效应明显.

摘要： 中科院沈阳自动化所在微型机器人领域取得新进展,研发的仿水黾微型机器人可在红外光与磁场的联合驱动下,实现可编程多模态运动,在微型机器人联合驱动、微流控输运、环境监测治理等方面具有重要作用。自然界中许多昆虫都具有独特的材料特性及优异的运动性能,如昆虫体表往往具有超疏水特性,能快速在水面滑行、跳跃;有的则具有轻薄的折叠翼、灵敏的复眼;还有能爬行、能钻土、能游泳、能飞翔的昆虫。如何模仿昆虫研制出功能新颖、多样的微型机器人,揭示微观尺度下新的现象和规律并服务于人类,是科学家们思考和面对的问题。

摘要： 随着社会和经济的发展,国家和公众比以往都更加重视文化教育事业的发展,教育资源在空间分布的均衡性成为发展教育的重要内容之一.文章基于地理信息系统(GIS)空间分析技术,借助公平性理论和集中指数,对江门市江海区级尺度的中学教育资源配置均衡性进行研究.研究结果显示:各街道的中学数量差异明显,个别街区的学校分布稀疏,难以满足所有居民点学生就近入学的原则;江海区中学的交通可达性总体上较差;通过集中指数分析,江门市江海区的中学分布与人口分布保持一致,各个街道的居民享有的中学教育资源比较均衡.研究结论可为中学的空间优化配置与规划提供参考.

摘要： 薄层碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有质轻、力学性能好、对复杂型面适应性好、可设计性强的优点,在航空航天领域广受重视.从CFRP层合板宏观、细观、微观尺度出发,综述了薄层化对CFRP层合板孔隙率、细(微)观结构演化、损伤机制等基础问题作用效应的研究进展,分析了一些重要的研究结论对薄层复合材料发展的指导意义,探讨了尚存争议的研究结果及其理论基础.在此基础上,介绍了薄层CFRP在航空结构、卫星可折叠结构以及大型液体燃料储罐中的应用.

摘要： 为了从微观角度研究界面相变的传热传质过程,本文对氩气在金基底的冷凝过程进行了模拟,采用一个底部固壁为冷源、上部气体为热源、中间为冷凝气体区域的结构作为计算区域,利用Lennard–Jones势函数模型,分析系统的压力分布和冷凝层密度分布,统计温度跳跃的变化规律。结果表明,冷凝开始后,气相原子数逐渐减少,压力降低,最后气相压力不足以维持冷凝继续发生,离开界面的原子数等于冷凝原子数,系统达到稳定稳态,并由系统能量变化趋势角度确定了界面热流密度。

摘要： 基于人类科学文明发展历程分析,自然科学领域所取得的各项成就,几乎都离不开数据支持。尤其在化学领域,由于研究对象多处在分子、原子甚至更小的微观尺度上,直观上难以洞悉反应过程,需要通过严谨的数学处理总结规律,才能精准地界定化学环境、反应条件、剂量比例等。

摘要： 本文从现实环境出发,以人的主观视角与行为感受为评判尺度,提炼出微观尺度下行为人对大尺度的主观感受,根据现状存在的问题,提出微观尺度上的一些解决办法,从而提高人在生态城市建设中的主观体验.

摘要： 生态单元制图在国外作为景观生态学研究的方法之一,从单纯地作琦自然生境、生物群落、景观规划、人文聚落等的研究工具,至今逐渐转变为自然景观管理的基础工具和不同足度下同类型可持续城乡规划和管理的一种手段,中国生态单元制图研究与应用发展较为滞后.本文以天津滨海新区为例,在城乡空间生态规划实施管控领域引入生态单元制图.在研究国外先进技术的基础上,设计出基于微观尺度的生态单元制图技术方法,建立生态环境综合信息图谱数据库,并分类分单元管控生态规划实施,落实了上位宏观尺度和中观尺度生态规划,实现了对城乡空间生态规划实施管控的动态监管.

摘要： 研究流体在微观尺度的流动需要考虑范德华力的影响.根据对泊肃叶定律做出修正,建立了考虑范德华力作用的网络模型,利用该网络模型对微观尺度下水驱油过程进行模拟,研究了不同喉道半径分布模式下的驱油效果.结果表明,相较于正态分布,喉道半径为瑞利分布或威布尔分布时,由于非均质性更强,因此剩余油比例也更大,见水时间更早,累积采油量也更小.

摘要： 从微观尺度出发,采用动力学蒙特卡罗方法模拟固体氧化物燃料电池的电化学反应和电解质中氧空位扩散过程。通过模拟电化学反应中微粒数目的变化体现反应进程,并沿电解质厚度方向建立一维kMC 格子模型,由随机数确定氧空位在格子上跃迁的时间和事件,氧空位数目的变化体现了电流密度等宏观特性。分析了温度和电解质初始结构分布对电流密度和氧空位分布等参数的影响。模拟结果具有概率统计的特点,准确描述了系统的动力学特征。

摘要： 自20世纪90年代初以来，以扫描探针显微镜(SPM)特别是原子力显微镜(AFM)为代表的纳米结构的检测与表征技术的出现，标志着人类在对微观尺度的探索进入到一个全新的领域。近年来国内外又开展了新的扫描探针声显微镜(SPAM)的研究，以期实现纳米尺度上表面、亚表面及力学性质的成像。目前利用SPAM系统已取得了一些实验结果，因此需要更深入地了解SPAM的成像机理，这将有助于我们正确的操作仪器以取得更好的实验结果。为了寻找SPAM成像机理理论研究的有效途径，首先采用有限元法进行模拟探索。本文主要针对上述SPAM系统中，试样在低频超声激励下表面位移场的AKSYS模拟，分析试样表面位移场与激励频率、缺陷深度之间的关系。

摘要： 1981年吴传钧先生提出人地关系地域系统,并指出其定量探索是今后研究的发展态势之一,但至尽其定量研究没有深入下去.其中一个重要原因是影响人地系统的要素的确很多,且随机性、非线性复杂,借用相关学科知识较多.本文从微观尺度——村域视角探讨区域人地系统的定量研究.

摘要： 本发明涉及原子尺度下CHDG‑A奥氏体耐热钢微观组织表征获取的试验方法，包括：采用真空感应加电渣重熔制备CHDG‑A奥氏体耐热钢；通过控制始锻的压下量和终锻温度将铸锭热锻成棒，热锻后经固溶处理；对CHDG‑A奥氏体耐热钢进行恒定应变速率和跳跃应变速率的压缩热模拟试验；获取CHDG‑A奥氏体耐热钢的流变应力曲线特征，根据流变应力曲线特征获取CHDG‑A奥氏体耐热钢发生PLC效应时的时域特征量随变形参数的变化规律，其中时域特征量包括临界应变量、最大应力振幅以及锯齿数；通过计算确定动态应变时效敏感变形区域；采用3DAP确定诱导PLC效应的溶质原子气团种类及其三维空间分布，并利用HRTEM观察PLC效应发生时位错组态的演变规律。

摘要： 本发明公开了一种微米尺度下的实现界面微观相互作用力机理研究的测量系统及其测量方法，该系统包括传感模块、光学感测模块、解调光路模块、信号调理模块、上位机模块和纳米级精度微位移驱动模块，该系统能实现对微米尺度内界面微观相互作用力的测量，从而获得纳米级灵敏度、分辨率、较大的线性测量范围以及较好的稳定性；并且通过该测量系统，实现了对微米尺度下界面微观相互作用力的测量研究，获得了微米尺度下微球头的力‑位移曲线，揭示了微米尺度下界面微观相互作用力的相关作用机理和规律，从而为提高微纳探针的触发和扫描精度提供了理论依据和技术保障。

摘要： 本发明公开微观和细观尺度结构RVE多尺度宏观材料性质分析方法：根据蜂窝夹层复合材料建立蜂窝结构RVE模型；根据均匀化理论，通过对RVE模型施加周期性边界条件，进行仿真计算获得RVE模型力学特性；应用蜂窝夹层复合材料的细观力学分析计算得到蜂窝夹层复合材料单胞模型力学特性；根据RVE模型力学特性和单胞模型力学特性结果建立RVE‑单胞多尺度分析力学模型；通过多尺度分析力学模型和实际生产中蜂窝夹层复合材料的相对体积得到蜂窝夹层复合材料宏观等效力学特性。能够针对蜂窝夹层复合材料宏观结构，从细观和微观结构出发考虑其力学特性，根据多尺度模型建立的RVE‑单胞力学模型能够有效地预测复合材料宏观等效力学特性。

摘要： 本发明涉及一种钛合金复合板的宏微观跨尺度轧制模拟方法，属于金属复合板轧制模拟的技术领域。基于实际轧制过程中使用的轧辊尺寸和板材尺寸利用有限元软件建立轧辊、板材的宏观三维模型，获取已知成分钛合金材料相应的宏观本构参数，设置钛合金材料的宏观本构方程，之后模拟钛合金板在所设置的工艺参数下的轧制复合过程，并提取感兴趣区域的载荷信息；基于钛合金板的切片金相组织图利用有限元软件建立三维相组织模型，获取已知成分钛合金材料中各个微观相结构相应的微观本构参数，设置钛合金材料的微观本构方程，将提取的载荷信息加载在三维相组织模型上，模拟真实相组织的轧制复合过程，再现了轧制过程中界面材料微观组织的演变过程。

摘要： 本发明涉及一种基于时变数据与多尺度微观振动数据分析的状态识别方法，属于复杂机械故障诊断领域。本发明的目的是为了解决数据量小的直线往复式机械故障识别问题。本发明的方法根据待识别装置工作机理以及典型故障模式，通过对运动过程中的位移、速度以及振动信号进行分析，然后识别系统的工作状态。待识别装置故障在位移、速度数据上的体现有后坐最大位移超过或小于正常值，后坐时间超过或小于正常值，复进前冲超过或未到达原始位置，缓冲器的振动信号出现异常。因此，对待识别装置进行状态识别就是对运动过程中的位移、速度、加速度以及振动信号进行处理分析。

摘要： 本发明公开了一种陶瓷材料微观组织全视场高通量跨尺度原位表征方法，包括：对陶瓷及陶瓷基复合材料取样和切割；对陶瓷及陶瓷基复合材料的机械研磨和表面抛光；对陶瓷样品测试区域定位标记；对陶瓷及陶瓷基复合材料样品待测区域表面三维形貌高度信息高通量高精度采集；对表面三维形貌高度信息采集结果后处理及分析，获得一种陶瓷及陶瓷基复合材料微观组织全视场高通量跨尺度原位表征方法。本发明在陶瓷材料表面金相磨抛的基础上，结合白光干涉三维轮廓仪测试表面三维形貌高度信息以及采集信息结果滤波分析等后处理，实现基于陶瓷及陶瓷基复合材料组成相三维表面信息差异解析的微观组织全视场高通量跨尺度原位表征。

摘要： 本发明提供了一种具有多级尺度微观结构的钛基复合材料及其制备方法，该种具有多级尺度微观结构的钛基复合材料包括钛基框架和钛基增强材料；钛基增强材料填充在所述钛基框架内部；钛基框架形成第一级尺度微观结构；钛基增强材料中陶瓷增强相形成第二级尺度微观结构。本发明制备的具有多级尺度微观结构的钛基复合材料中钛基框架形成的第一级尺度微观结构可以有效协调变形提升韧性；钛基增强材料中呈网状结构分布的陶瓷增强相形成第二级尺度微观结构，可以提高钛基增强材料的强度。

摘要： 本发明属于增材制造过程组织演化数值模拟技术领域，提供了一种基于相场‑格子波尔茨曼方法的多尺度模型预测合金凝固微观组织形貌的方法。本发明将激光参数和合金参数导入宏观熔池的流动传热模型，提取宏观熔池中需要模拟的局部位置的参数；将提取的参数代入相场‑格子玻尔兹曼模型，将得到微观组织模拟数据包进行可视化处理，得到合金凝固微观组织形貌。本发明的方法为多尺度方法，针对于增材制造，能更全面的建立从工艺参数到微观组织之间的联系；基于相场‑格子波尔茨曼模型，在组织生长过程中同时考虑了流动的影响，结果更准确；本发明可以有效模拟出枝晶生长过程中流场对枝晶前沿的作用机理，可以模拟出流场是如何影响枝晶尖端溶质分布。

摘要： 本发明公开了一种孔隙尺度微观水侵模拟实验可视化装置与方法，该实验装置包括驱替机构、压力供给机构及监测机构，驱替机构为模拟储层水侵伤害提供地层水和气体的部件，包括微量驱替泵、中间容器和微模型可视岩心夹持器；压力供给机构提为驱替机构提供围压、驱替压力、回压的部件，包括高温高压驱替泵，回压泵、回压阀和压力计；监测机构为监测岩心中水驱气实时动态的部件，包括显微镜、高亮光源和计算机。本发明装置结构简单，能够实时在线观察不同岩性储层下的水气运移规律，利用甲基蓝染色水体对水侵有直观的反映，能更好的对水侵机理进行分析。

摘要： 本发明提供了一种微观尺度下金属薄板剪切大应变测试方法及系统，涉及实验固体力学技术领域，该方法包括：试样预处理步骤：对待剪切的试样表面需要进行应变测试的区域依次进行清洁、磨光、抛光和再清洁处理；标记点制备步骤：根据测试需求确定标记点的分布和间距，在预处理后的试样测试区域制备标记点；试样变形过程采集记录步骤：采集记录试样变形过程中标记点的相对位置；应变计算步骤：根据标记点相对位置的变化计算测试区域的应变。本发明能够使得的应变结果更加接近真实情况，避免间接计算方法中存在的问题。