武汉理工大学学报

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NO及NH₃在MnO表面吸附行为的计算研究

谢峻林，章永明，付争兵，方德，张哲

. 2013, (9): 1-5.

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选取MnO (111)、(110) 及 (001) 晶面超晶胞做为反应表面模型，运用DFT中GGA的PBE方法，探讨了NO及NH₃分子在MnO(111)、MnO(110)、MnO(001)面上的吸附行为，结果表明，NO及NH₃均在MnO(111)面的top-Mn位上较易吸附，且NO吸附能较大。通过Mulliken布局数及态密度分析发现，在NO及NH₃的吸附过程中，气体分子与吸附衬底之间发生了较强的相互作用。NO吸附时电子从衬底转移到N原子上，得到NO^-阴离子结构，而NH₃吸附后电子则从N原子转移到衬底上。Mn原子通过3d、4s轨道与NO及NH₃中的N形成了化学键，使吸附更加稳定。

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电化学聚合对碳纤维表面及其复合材料性能的影响

朱珊珊，王源升，张海生，周慧慧

. 2013, (9): 6-10.

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采用电化学聚合法，分别以衣康酸、衣康酸/对氨基苯甲酸、邻苯二甲酸/双酚A为聚合单体，在碳纤维表面接枝聚合一层均匀聚合物。利用X光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析仪（TGA）、电子万能试验机，研究了经电化学聚合处理后的碳纤维的表面化学组成、表面形貌、复合材料断面形貌、浸润性及复合材料层间剪切强度（ILSS）的变化。研究结果表明，经电聚合处理后的碳纤维表面接枝上一层带有反应性官能团的聚合物，提高了碳纤维表面活性，与环氧树脂的浸润性提高，复合材料断面纤维拔出明显减少，ILSS明显提高，其中经衣康酸/对氨基苯甲酸处理后的碳纤维的ILSS提高了94%。

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纳米结构坡缕石改性聚苯胺超级电容器电极材料的研究

代涛娟, 王昱豪, 雷文, 何平

. 2013, (9): 11-15.

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通过原位聚合法制备了超级电容器用坡缕石改性聚苯胺复合电极材料，对其结构和形貌进行了表征，并在1.0 mol/L H₂SO₄溶液中对其电化学性能进行了测试。结果表明，复合材料粒径较聚苯胺减小，分散性提高，比电容随坡缕石含量的增加呈先增大后减小的趋势。在几种不同坡缕石含量的复合材料中，坡缕石含量为1.8%的复合材料比电容达最大。与聚苯胺电容（360 F/g）相比，在1.0 A/g电流密度下，其比电容提高到485 F/g；在3.0 A/g电流密度下，其1 000次充放电的电容保持率为75.4%，高于相同条件下聚苯胺的电容保持率（55.7%）。

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层状类钙钛矿有机-无机杂合物(C_nH_2n+1NH₃)₂SnI₄的第一性原理研究

郭丽玲，翟晓雪，孙璋，刘韩星

. 2013, (9): 16-20.

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用第一性原理方法，计算了空间群分别为Pbca和P2₁/a的杂合物 (C₄H₉NH₃)₂SnI₄、(C₁₂H₂₅NH₃)₂SnI₄。计算结果表明，费米面附近的能带来自无机元中各原子的原子轨道，无机元的结构直接决定了带隙的大小，其中桥位碘连接的Sn—I—Sn键角对带隙大小有明显影响，该键角偏离180°幅度越大，带隙就越大。有机元的原子轨道对费米面附近的能带无贡献，不直接对带隙产生影响。但有机元对无机元有模板作用，不同有机元的氨基头与无机层之间的夹角不同，与无机层中的碘原子形成不同氢键。氢键的大小与方向会引起Sn—I—Sn键角的变化，从而间接地改变带隙。

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n-β-FeSi₂/p-Si异质结太阳电池的计算机模拟

许文英，陈凤翔，王嘉赋

. 2013, (9): 21-24.

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主要以AFORSHET软件来模拟n-β-FeSi₂/cSi(p)/μc-Si(p⁺)太阳电池的性能，讨论了发射区和μcSi背场的特性对异质结太阳电池转换效率的影响。模拟结果发现：发射层的厚度增加会显著减低电池的短路电流密度，从而影响电池的转换效率；发射层的掺杂浓度也是影响异质结太阳电池光伏性能的一个重要参数；界面态对电池的影响是不容忽视的，为获得高效率的太阳电池，需尽可能将界面态缺陷密度控制在10^{10 _cm-2}/eV以下；微晶硅背场可有效提高太阳电池的转换效率，但要求背场掺杂至少要达到10¹⁹cm^-3以上。

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氧化石墨烯/聚苯胺纳米线复合材料的制备及电化学电容性能研究

陈玉华，戴亚堂，王伟，张欢，申振，马丽

. 2013, (9): 25-29.

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采用化学法在氧化石墨烯(GO)表面垂直生长出聚苯胺(PANI)纳米线阵列。利用SEM、FTIR、Raman对所制备的GO/PANI复合材料的形貌及结构进行表征。该复合材料的电化学电容性能通过循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)和恒流充放电进行表征。研究结果表明：在0.2 A/g的电流密度下，GO/PANI电极首次充放电比电容可高达469 F/g，高于纯PANI电极的452 F/g，复合材料的电荷传递电阻为1 Ω·cm²。同时，GO/PANI的循环稳定性及倍率特性得到极大的增强。

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氮-磷膨胀阻燃剂对聚苯乙烯泡沫的阻燃改性

黄健，田峻源，马保国, 赵子强,方晨炜,洪正东

. 2013, (9): 30-35.

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研究了聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MA)和季戊四醇(PT)组成的三元氮磷膨胀型阻燃剂（NPR）对聚苯乙烯泡沫（EPS）的阻燃改性,通过评估添加NPR的EPS的燃烧行为，对配方进行了优化。研究结果表明，三元阻燃组分在EPS的燃烧中相互协同，形成膨胀炭层进行阻燃； NPR的添加会使EPS拉拔强度降低，但添加量为40%时拉拔强度仍≥0.1 MPa;当质量比APP∶PT∶MA=3∶1∶1时， EPS的氧指数可达到27.76%，垂直燃烧等级达到V0级，自熄灭时间达到3.65 s，起到较好的阻燃效果。

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晶化温度对热态钢渣基微晶玻璃结构和性能的影响

张凯，武文斐，杨家宽

. 2013, (9): 36-39.

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以模拟液态钢渣为原料，以质量比为1∶1的比例加入石英砂进行调质后，得到的钢渣玻璃熔体采用熔融法制备微晶玻璃。利用DTA、XRD、SEM/EDX研究了晶化温度对微晶玻璃析晶和性能的影响。结果表明：随着晶化温度的增加，样品的密度呈先增加后减小，耐腐蚀性呈逐渐增强的变化趋势。经700 ℃核化2 h、950 ℃晶化2 h后的微晶玻璃综合性能最好。主晶相为普通辉石[Ca(Mg,Al,Fe)Si₂O₆]和透辉石[(Mg₆Al₂Fe₂)Ca(Si_1.5Al₅)O₂]，晶体形貌为颗粒状，直径约为20~60 nm，分布均匀。

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固硫灰灌浆材料配比优化及长期性能测试

刘元正，陈德玉，易亚军，陈雪梅，刘路珍

. 2013, (9): 40-44.

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研究了固硫灰的基本性能，利用现代实验方法，在前期实验的基础上，设计正交试验，得出各个因素的影响规律，通过微调得到最佳配比，并对其长期性能进行了测试。研究表明：固硫灰能大量运用到灌浆材料中。得到的最佳配比为：固硫灰掺量50%，水灰比0.26，铝粉掺量0.003%，胶砂比1∶1.1，减水剂有效掺量0.4%。所制备的灌浆材料流动性为351 mm；1 d强度为22.5 MPa；3 d强度为49.7 MPa；28 d强度为94.3 MPa。

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废聚苯乙烯泡沫再生乳液对砂浆增粘增韧研究

黄健，洪正东，马保国，殷海波，田峻源

. 2013, (9): 45-49.

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研究了废弃聚苯乙烯泡沫（EPS）制备的苯丙乳液（SAE）在砂浆中的应用。TEM、粒径分布及红外光谱结果表明，制备的苯丙乳液颗粒直径为350 nm左右，乳液颗粒性能稳定，成膜性能良好，并能应用于砂浆增粘增韧改性。扫描电子显微镜（SEM）结果显示SAE在砂浆中能形成抑制水泥水化的聚合物膜，虽然抗压强度有所降低，但提高了砂浆的粘结强度与韧性。SAE改性砂浆与EPS泡沫板材的粘结强度随SAE掺量的增加明显增大，当掺量为6%左右时，破坏形式基本为EPS板材内聚破坏，确认了SAE对砂浆的增粘性能。砂浆的压折比随SAE掺量增加先明显减小，后稍微增加，当掺量为4%左右时，压折比最小，砂浆的韧性得到良好改善。

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载人潜器耐压球壳开孔加强结构优化设计

刘峰,韩端锋,曲文新

. 2013, (9): 50-55.

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耐压球壳的开孔加强结构直接关系到载人潜器的安全，是设计过程中的关键技术之一。为了减轻开孔对耐压球壳局部强度和屈曲的影响，开展了以提高屈曲失稳压力为目标的开孔加强结构形式优化研究。使用ABAQUS有限元分析软件对单开孔加强耐压球壳进行了非线性屈曲分析，采用优化方法获得了单开孔加强结构的最优形式。将每个单开孔的最优加强结构形式用于多开孔耐压球壳，并对此多开孔耐压球壳进行了局部强度和屈曲分析。分析结果表明：优化加强结构形式后屈曲失稳压力比完整球壳下降了2.64%，且开孔处的中面应力小于材料的屈服强度，完全满足规范要求。

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分置式舟桥的动态位移响应原型试验研究

陈亮亮，任慧龙，贾连徽，李陈峰，甄春博

. 2013, (9): 56-60.

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分置式舟桥的垂向位移响应比带式舟桥更加敏感，准确掌握其响应特性在设计和营运中都非常重要。针对分置式舟桥垂向位移响应的非线性和复杂性，给出一种垂向动态位移的原型实验方法，该法采用视频监测技术对河中标尺进行测量，然后人工读取测点位移数据。结果显示该法精度满足要求，操作简单。分析了载荷重量、偏心程度、通车方向以及速度对分置式舟桥垂向位移响应的影响。

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舰载机高峰出动仿真方法研究

郑茂，黄胜，赵永振,王玉娟,王超

. 2013, (9): 61-66.

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在研究舰载机高峰出动架次率(SGR of Surge Operation)的工作中，针对舰载机分波出动的特殊流程，建立了基于蒙特卡洛(MouteCarlo)法的非稳态网络排队仿真模型。通过程序仿真获得了不同周期类型、不同周期长度下舰载机的高峰出动架次率，与美国海军实测数据的对比显示误差在可接受的范围内，验证了该仿真的精确性，可用于舰载机出动架次的计算。

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偶极子参数优化在高精度磁性舰船建模中的应用

吴志东，周穗华，郭虎生

. 2013, (9): 67-71.

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建立磁性舰船的磁偶极子阵列和椭球体混合模型时，磁偶极子的位置分布及其磁矩会对模型的稳定性和精度产生影响。在分析模型系数矩阵条件数对模型稳定性的影响并建立了条件数的优化目标函数基础上，提出了使用动态改变惯性权重的弹性粒子群优化算法优化该目标函数并得到偶极子的最佳分布位置。通过逐步回归方法优化了磁偶极子的磁矩参数以提高模型精度。最后使用磁性舰船模型的磁场测量数据进行建模和换算，换算和统计结果表明：经过优化后的模型提高了原有模型的精度和稳定性。

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Theodorsen振动翼修正高速穿浪双体船耐波性预报

刘英和，吴启锐，许晟，杨帅，侯国祥

. 2013, (9): 72-77.

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应用势流理论求解水动力系数，采用STF二维切片理论预报带T型翼和尾压浪板的高速穿浪双体船的纵向运动耐波性，目前大多数以定常翼理论处理T型翼和尾压浪板，高航速下升沉和纵摇峰值预报结果较实验结果偏大。为改善高速穿浪双体船耐波性预报，将Theodorsen振动翼理论应用到穿浪双体船耐波性预报中，较好地解决了预报结果偏大问题，并对T型翼和尾压浪板减摇机理进行了阐述，垂荡峰值的预报误差较小,可达1.29%，纵摇峰值误差可达1.41%。

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综合客运多枢纽协调布局优化模型

焦新龙，刘鸿潮，冯忠祥，朱文英，刘雪莲

. 2013, (9): 78-84.

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考虑综合交通枢纽场站协调优化布局，在传统客运枢纽规划模型中增加用户对运输模式的选择与枢纽中转能力两个约束条件，提出基于容量限制与运输模式选择的综合客运多枢纽布局非线性整数规划模型，设计了改进的遗传算法对其进行求解。应用LINGO软件对布局优化模型进行有效性检验，对8节点Solomon标准测试数据进行计算，得出LINGO平均运算时间为5 102 s，最优成本为1 899 782元；遗传算法MATLAB编程平均运算时间为59 s，最优成本为1 948 796元。对50节点数据进行运算，平均运算时间为569 s，最优成本为8 497 602元；使用25节点规模的AP数据集合，取枢纽数量为3时得出的最优成本为154 932元，应用传统枢纽规划模型进行求解，平均运算时间为607 s，最优成本为155 098元，比经典算法降低了166元。可见，与传统枢纽规划模型相比，该模型与算法最优成本更少，说明改进的枢纽布局优化模型有效。

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Peck公式在长江一级阶地盾构中的适用性研究

陈春舒, 夏元友

. 2013, (9): 85-90.

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结合长江一级阶地地区武汉地铁4号线5标段的盾构实例，用Peck公式对地表断面沉降数据进行了拟合，并通过对结果进行统计分析，得出了长江一级阶地地区沉降槽宽度系数i的取值，并对常见的i计算公式中的系数给出了建议值。最后通过对地层损失率的分析给出了长江一级阶地地区隧道施工安全前提下的地层损失率的建议上限值。

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三向应力下裂隙岩石力学特性试验研究

路亚妮，李新平，肖桃李

. 2013, (9): 91-95.

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通过三轴压缩试验，对预制张开裂隙岩样在不同围压下裂隙参数（裂隙倾角、裂隙长度）对岩样的强度和变形破坏特征的影响规律进行了研究，并对裂隙岩样的破坏机制进行了探讨。结果表明：1）在围压相同、倾角相同条件下，裂纹长度对峰值强度的影响较大，裂纹越长，其峰值强度越小，而裂隙倾角对岩样峰值强度影响不大；2）裂隙岩样残余强度阶段的粘聚力下降严重，说明残余强度阶段试件已形成宏观贯通的裂缝，其承载力主要由裂隙面间的摩擦力承担；3）预制裂隙岩体的弹性模量随围压的增加经历了先减少再增加的非线性变化。

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高强钢筋混凝土板抗接触爆炸破坏形态分析

侯小伟，卢红标，陈万祥，周布奎，刘云

. 2013, (9): 96-100.

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用分离式钢筋混凝土模型建模，利用ANSYS/LSDYNA软件对高强钢筋混凝土板抗接触爆炸破坏形态进行数值模拟，其中钢筋采用随动硬化模型，混凝土采用HJC模型。结果表明：高强钢筋及其配筋率、钢筋布置方式对爆炸成坑的尺寸和震塌破坏程度有一定的影响，配筋率越大，钢筋间距越小，钢筋强度越高，震塌破坏的面积越小。通过与试验结果对比，数值分析与试验结果比较吻合。

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填板对十字组合双角钢受压杆件承载力的影响

岳平，王灿灿，姜文东，张周麟，夏之罡，潘峰，李正良

. 2013, (9): 101-106.

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采用有限元ANSYS建立双角钢十字组合截面构件模型，并通过试验对模型进行校准。在此基础上，考察了构件的受力过程和破坏模式，分析了填板数量、布置方式、形式及填板与角钢连接方式等参数对节点极限承载力的影响。提出了计算此类构件承载力的计算公式，以便为工程设计提供依据。

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紧邻铁路箱涵基坑稳定性影响数值分析

李新平,熊小兵

. 2013, (9): 107-111.

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以武汉市某工程实例为依托，利用数值模拟方法对不同偏压距离下的基坑内力场和位移场变化进行研究，结果表明：1）在偏压情况下基坑偏压侧位移和内力普遍大于非偏压侧。2）在不同偏压距离情况下，随着偏压距离的减小基坑偏压侧的位移和内力增大，非偏压侧影响不大；当基坑偏压距离超过一定值时，偏压的影响减小，接近于无偏压情况。

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狗骨式连接轻钢框架抗震性能和抗震设计

黄炳生，史小燕

. 2013, (9): 112-115.

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为研究狗骨式连接轻钢框架的抗震性能分析方法和设计方法，对两跨两层狗骨式连接轻钢框架拟静力试验试件进行了静力弹塑性分析，节点域用转动弹簧来考虑其剪切变形，〖HT5"〗采用双线性特性塑性铰，计算结果与试验结果较一致。狗骨式连接轻钢框架具有很好的抗震性能，梁上塑性铰首先出现在翼缘削弱截面处。针对狗骨式连接钢框架的特点，提出了抗震设计建议，推导得出了保证塑性铰出现在翼缘削弱部位的条件。

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简支梁动力有限元最后两阶自振频率的误差源

梁能山，戚承志, 罗健

. 2013, (9): 116-120.

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以一简支梁为例，用有限元计算的频率值与频率值的精确解进行比较，结果发现：不管划分多少单元，有限元算出来的最后两阶频率与精确解之间都相差巨大，从建立有限元法的运动方程和定解条件入手和数值拟合的角度详细分析了误差产生的原因。建议在采用有限元计算杆系结构动力反应时，应该对最后两阶自振频率进行相应的处理或者采用比较完善的频率精确解求解技术。

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围堰工程对地下管道的服役性能影响研究

杨繁,陈波, 赵盛林

. 2013, (9): 121-127.

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研究了围堰工程对地下管道的服役性能影响。首先介绍了管线类型判别、荷载特性以及服役性能分析方法。进一步地介绍了某地下排污管道的工程背景。基于数值分析方法考察了该管线的服役性能，为结构体系的长期使用和维护提供了相关依据。研究表明，该管线在上部围堰施工过程中其变形、强度和稳定性均满足要求，不会引起结构的损伤和破坏。

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除砷锰矿的稳定化处置研究

黄永炳，董婧，王丽丽，刘艺，黄倩，涂书新，李晔

. 2013, (9): 128-132.

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主要选用铁盐对除砷后的锰矿（除砷锰矿）进行稳定化实验，研究了促进铁盐稳定除砷锰矿的影响因素，〖JP3〗并初步探究稳定除砷锰矿的机理。结果表明，经FeCl3·6H2O处理后的饱和除砷锰矿浸出液中砷浓度最低，为0.034 9 mg/L，远低于国家标准5 mg/L。稳定砷效果最好的铁砷比为8∶1，浸出液中砷浓度为0.001 04 mg/L。钙的化合物对铁盐稳定砷有促进作用，其中添加Ca(OH)2的铁盐稳定砷效果最好，浸出液中未检出砷。水泥和粉煤灰也能提高铁盐稳定砷的效果，且水泥的稳定效果比粉煤灰略优。pH在4~9范围内，浸出液中未检出砷，因此，经过处理后的除砷锰矿在自然条件下稳定性较高，产生二次污染的可能性较小。

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高架桥钢轨伸缩调节器的光纤光栅监测技术

李维来，鲁晓珊，庞锦，张成，代军学

. 2013, (9): 133-137.

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城轨连续梁高架桥梁缝和钢轨伸缩调节器的轨温、钢轨位移、梁体位移、钢轨和尖轨应变监测采用了光纤光栅传感技术。通过监测，使运营和管理部门掌握桥梁和钢轨在长期运行过程中结构的变化规律，以确保城轨的运行安全。应变检测采用预制的光栅应变片；位移检测采用受力环的光栅位移传感器；温度检测采用管状光栅温度传感器。参考光栅的应用抵消了环境温度变化产生的影响。全部光纤光栅悬空粘贴，避免了布喇格反射峰的啁啾化，提高了检测精度。几种传感器经历了冷热气候的检验，监测结果与手测值以及理论计算值相吻合。

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仿人机器人行走系统运动学算法的研究

姜大伟,张昊,张邦成,孙建伟

. 2013, (9): 138-143.

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仿人机器人行走系统的运动学是仿人机器人实现拟人化运动的基础，为了完成仿人机器人行走系统的运动学分析，基于旋量法建立仿人机器人行走系统运动学模型，其逆解采用PadenKahan子问题和刚体运动学特性相结合的方法加以求解。以10自由度仿人机器人行走系统为例，使用该算法进行运动学求解，通过对比原理样机运动学实验数值，结果为位姿最大相对误差2.34%，关节输出最大相对误差2.25%，表明了该方法的高精确度。该方法简化了仿人机器人行走系统运动学分析过程，便利了旋量理论在仿人机器人运动学中的应用。

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插电式混合动力电动汽车能耗研究

彭文明, 杨慧萍, 李孟良,颜伏伍, 徐月云

. 2013, (9): 144-148.

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组建PHEV车队，由不同通勤距离的用户使用，进行了为期1年的道路试验。对试验结果进行分析后发现：PHEV能耗受行驶工况等影响，与充电行驶里程相关，并且对环境温度极其敏感，除空调等因素外，试验车辆自身的一些特点——在CD模式下，发动机适当参与驱动以及必要的暖机等，使其在低温环境下的能耗明显增加，主要体现在CD距离缩短，CD模式和CS模式燃油消耗量增加3个方面。在使用中应尽量提高充电频率，提高PHEV运行在CD模式下的行驶里程比例，更多地依赖从电网获得电能减少燃油消耗。

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