一种新型的轻质反射镜材料

对使用轻质材料制作的轻量化空间光学反射镜的应用背景进行了阐述,并论述了轻量化技术的关键环节-镜体材料的选择;提出高轻量化率镜体的材料选择准则:将碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)与铍(Be)、碳化硅(SiC)材料进行了综合比较和讨论,并针对CFRP材料的镜体结构进行了有限元仿真计算,最终选择了CFRP作为轻质空间光学反射镜的镜体材料.     

1.5T MRI超导磁体低温容器的拉杆设计与校核

1.5T MRI磁体系统冷重约为4吨,为提高该系统稳定性,采用环氧跑道拉杆结构.分析了磁体正常运行时拉杆上承受的重力、冷缩力,运输过程中的动载力,以及拉杆安装过程中施加的预紧力.在分析的基础上,对拉杆的材料、安装角度进行了选取,并结合漏热对横截面积进行了优化.     

230MeV质子回旋加速器超导线圈拉杆结构研究

该院承研的230Me V质子回旋加速器是中核集团在研的质子治疗系统的核心装置。230Me V质子回旋加速器具有常温铁轭与4叶片螺旋扇磁极结构,采用超导线圈励磁,具有结构紧凑、运行功耗低的特点。230Me V质子回旋加速器的超导线圈通过拉杆在低温恒温器中进行定位和位置调节。拉杆按照周向位置分4组共12根,每组包括轴向向上、轴向向下、径向3个方向的拉杆。分析了拉杆结构以确保拉杆中各零件满足强度要求,研究了拉杆的调节方法和步骤,并在超导线圈降温过程中对拉杆进行了调节。通过对拉杆结构的研究,保证了超导线圈与常温主磁铁的相对位置关系,为回旋加速器质子束流的顺利引出提供条件。     

CFRP布/树脂胶复合条带的抗拉力学性能

碳纤维聚合物(CFRP)编织布和环氧树脂胶已被广泛应用于工程结构的外贴抗爆加固。为了了解CFRP布/树脂胶复合成型材料的基本力学性能,系统开展了标准复合条带试件的准静态拉伸力学试验,得到了拉伸应力-应变全过程曲线,并基于试验结果标定了有限元模型的关键材料参数。研究结果表明:CFRP布/树脂胶复合成型材料呈现明显的弹脆性特点,抗拉强度能够达到4 100MPa,外贴树脂胶能够显著降低CFRP布力学性能指标的离散性,保证CFRP布材料特性的充分发挥;初始树脂粘贴缺陷对条带试件的破坏形态和抗拉性能有显著影响,外贴树脂胶的施工均匀度对加固工程结构的抗爆性能至关重要。     

ITER校正场底部线圈结构的有限元分析

采用有限元法(FEM)研究了ITER装置中超导校正场底部线圈 (BCC)结构的力学性能。针对BCC结构各组合部件三个方向尺寸的巨大差异,将BCC结构均匀化模型和局部细化模型分步组合,通过有限元分析获得了整体结构和薄弱部位各材料的位移场和应力场。针对BCC结构提出了支撑部位螺栓中预紧力的确定方法,用有限元法得出合理的螺栓预紧力,可用于指导BCC结构的安装。     

Al/CFRP/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构抗侵彻数值模拟

结合金属/复合材料层合结构的抗侵彻能力,基于混合蜂窝结构低成本、高韧性以及在低速冲击下吸能的特点,设计了一种Al/CFRP(carbon fiber reinforced plastics)/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构,旨在利用各层结构特点,逐步降低弹体速度,高效吸收弹体动能,以达到防护效果。为探究Al/CFRP/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构在弹体侵彻下的损伤演化规律及吸能特性,开展了Al/CFRP/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构在弹体侵彻下的数值分析,探讨了冲击能量对多层结构抗侵彻性能的影响。结果表明：与Al/CFRP复合结构相比,引入混合蜂窝铝后,结构给予弹体的反作用力增大,在能量不变的情况下,弹体作用板的时间变短。在Al/CFRP/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构抗侵彻过程中,Al板和CFRP芯层主要抵抗侵彻以降低弹体速度,混合蜂窝铝主要是吸能。在40 J的冲击能量下,结构总吸能为36.79 J,比吸能为0.217 J/g,蜂窝铝芯层吸能占主要部分,吸能比率为30.3%;随着冲击能量的增大,蜂窝铝芯层的吸能比率增至56.2%,即冲击能量较大时蜂窝铝芯层的吸能效果更好。     

InGaAs探测器的盲元分析及P电极优化

采用扫描电容显微镜分析了平面型PIN In_(0.52)Al_(0.48)As/In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As短波红外探测器盲元产生的原因,利用半导体器件仿真工具Sentaurus TCAD对探测器中的盲元特性进行了模拟,并利用制备的Au/P-In_(0.52)Al_(0.48)As传输线结构芯片对P电极的欧姆接触进行优化.研究结果表明,P电极与扩散区外的N~--In_(0.52)Al_(0.48)As帽层形成导电通道导致了盲元的产生,优化后Au与P-In_(0.52)Al_(0.48)As帽层之间具有更低的比接触电阻为3.52×10~(-4)Ω·cm~(-2),同时Au在高温快速热退火过程中的流动被抑制,从而降低了盲元产生的概率.     

接触缺陷的振动调制超声导波检测技术研究

针对常规线性超声检测方法无法实现板结构接触类缺陷(如微裂纹、脱粘等)检测问题,将超声导波技术与振动声调制技术相结合,利用稀疏分布传感器发展了一种板结构中接触缺陷非线性超声检测方法。通过低频振动改变缺陷的接触状况,使得通过接触面的高频导波信号的相位和幅值受到调制。对受低频振动调制的超声导波二维时间序列进行时频分析,由于接触类缺陷的存在,在振动调制超声导波序列的时频分布上出现明显的低频振动频率分量。利用提取出的低频振动频率下的超声导波信号,进行了结构接触缺陷成像处理。检测试验表明,基于振动声调制的超声导波缺陷成像方法可以实现结构中的接触类缺陷检测。      

感应耦合等离子体刻蚀p-GaN的表面特性

研究了p-GaN材料经感应耦合等离子体(ICP)刻蚀后的表面特性,并用不同的方法对刻蚀表面进行处理.利用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)对刻蚀样品进行分析,并在样品表面制作Ni/Au电极,进行欧姆接触特性的测试.实验结果表明了NaOH溶液处理表面对改善材料表面和欧姆接触特性是比较有效的. 关键词： GaN 感应耦合等离子刻蚀 表面处理 欧姆接触     

KTX�����֧��ϵͳǿ�ȷ������Ż����

对反场箍缩核聚变实验装置KTX真空室支撑结构强度进行理论分析,利用有限元方法进行了分析计算,并且根据分析结果,对支撑柱、螺栓组和支撑环板进行了优化。理论计算和有限元分析的结果均证明了真空室支撑系统的可靠性,同时优化结果也为KTX真空室支撑系统的实施提供技术参考。     

超导磁体螺栓结合面低温振动特性研究

振动特性对于超导磁体的各类工程应用具有重要意义, 螺栓法兰盘连接是超导磁体系统的一种常见的支撑结构类型, 然而螺栓结合面在低温条件下振动特性的相关研究目前尚少见报道. 本研究中设计加工了简化的连接结构, 在室温和液氮温度对其螺栓结合面进行振动特性的测试分析. 接下来, 采用集中质量法进行建模, 并利用振型、 频率与质量矩阵、 刚度矩阵的关系求解了不同螺栓预紧力情况下的刚度矩阵, 得到了系统总刚度和结合面刚度. 使用上述方法对振动测量数据计算发现, 该结构的系统总刚度与结合面刚度都随着预紧力增大而增大, 同时液氮低温条件可使系统总刚度和结合面刚度进一步增大.     

感应耦合等离子体刻蚀p-GaN的表面特性

研究了p-GaN材料经感应耦合等离子体(ICP)刻蚀后的表面特性，并用不同的方法对刻蚀表面进行处理.利用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)对刻蚀样品进行分析，并在样品表面制作Ni/Au电极，进行欧姆接触特性的测试.实验结果表明了NaOH溶液处理表面对改善材料表面和欧姆接触特性是比较有效的.     

新型被动在轨非连接支撑热结构耦合分析

新型被动在轨非连接支撑(简称PODS)发射和在轨时主要功能元件接触状态不同,其传热路径不同,漏热量也就不同。针对支撑结构发射及在轨时,热应力、惯性载荷及贮箱重量对其漏热的影响,利用ANSYS Workbench中热-结构耦合方法对支撑结构进行分析,得到PODS温度分布、热流分布及不同接触状态下的漏热量。结果表明,不同接触状态下,热变形及漏热量均不同。热变形是热应力和结构应力共同作用的结果,其中,热应力是影响热变形的主要因素。     

载流子选择性接触:高效硅太阳电池的选择

太阳电池可看成由光子吸收层和接触层两个基本单元组成,接触层是高复合活性金属界面和光子吸收层之间的区域.为了进一步提高硅太阳电池的转换效率,关键是降低光子吸收层和接触之间的复合损失.近年来,载流子选择性接触引起了光伏界的研究兴趣,其被认为是接近硅太阳电池效率理论极限的最后的障碍之一.本文分析了三种类型的载流子选择性接触:在光子吸收层与金属界面之间引入薄的重掺杂层,即所谓的发射极或背面场;利用两种材料之间的导带或价带对齐;利用高功函数的金属氧化物与晶硅接触从而在晶硅中感应能带弯曲.基于一维太阳电池模拟软件wx AMPS,模拟了扩散同质结硅太阳电池[结构为(p~+)c-Si/(n)c-Si/(n~+)c-Si]、非晶硅薄膜硅异质结太阳电池[结构为(p~+)a-Si/(i)a-Si/(n)c-Si/(i)a-Si/(n~+)a-Si]和氧化物薄膜硅异质结太阳电池[结构为(n)MoO_x/(n)c-Si/(n)TiO_x]暗态下的能带结构和载流子浓度的空间分布,其中c-Si为晶硅;a-Si为非晶硅;(i),(n)和(p)分别表示本征、n型掺杂和p型掺杂.模拟结果表明:载流子选择性接触的核心是在接触处晶硅表面附近形成载流子浓度空间分布的不对称进而使得电导率的不对称,形成了对电子的高阻和空穴的低阻或者对空穴的高阻和电子的低阻,从而让空穴轻松通过同时阻挡电子,或者让电子轻松通过同时阻挡空穴,形成空穴选择性接触或者电子选择性接触.     

EAST 第一壁水冷结构类型传热能力的比较分析

为了能够更加直接地比较EAST 中第一壁水冷结构的传热能力，给出在未来设计中的选型参考，利用模拟分析的手段对现有的以及正在研制的水冷结构进行了在相同的工况下传热能力的对比分析。通过比较水冷结构中不同材料的温度，得到传热能力的优劣，同时考虑各种材料的许用温度，结合工艺难度及工程造价等因素对各结构进行了整体比较。计算结果显示，就传热能力而言，钨串结构最好，焊接结构次之，螺栓连接结构最差。结合造价及工艺难度等条件可以看出，钨串结构仍是目前最适用于高热负荷区域的结构，W/TZM/C 作为第一壁材料的焊接结构适用于较低热负荷的区域，螺栓连接结构在未来发展中将会逐渐被取代。     

核电堆内构件围板螺栓超声检测优化有限元仿真研究

围板螺栓是核电堆内构件的关键紧固部件,典型的围板螺栓主要为外六角形式。在长期辐照和震动等恶劣环境服役过程中,其断裂韧性下降,脆性增加,最终导致螺栓退化开裂或断裂脱落,需要对其进行定期无损检测。然而由于其结构的复杂性,现有超声检测方法仍难以对其进行有效检测。为进一步提高超声检测方法对于围板螺栓内部缺陷的检测能力,针对堆内构件围板螺栓典型缺陷失效形式,通过有限元数值仿真技术开展适用于围板螺栓不同区域(螺栓过渡区域、螺杆区域和螺纹区域)的超声检测方法和工艺研究,对超声探头激励频率、晶片尺寸及超声波入射角度等进行优化,实现对不同区域15%缺陷横截面积占比的检测目标。为研发具有高度匹配性和高灵敏度的堆内构件围板螺栓超声传感器、实现对围板螺栓敏感区域的高精度检测提供理论指导。     

空间平面反射镜组件销钉预紧的非线性分析

介绍了产生结构非线性的主要来源与接触理论,对平面反射镜组件建立了合理的有限元模型.利用接触非线性分析方法分析了小重锤(m=0.18kg)在不同下落高度冲击销钉而对锥孔造成的法向压力;随后,将不同锥孔法向压力对镜面面形精度的影响进行了非线性和线性分析;然后,进行了空间平面反射镜的成像实验.分析与实验结果表明:采用非线性分析得到的面形精度比线性分析更接近实验值,非线性分析与实验值之间的最大误差为8.6%.由此对该空间平面反射镜组件提出了合理的销钉预紧方案,即小重锤最大自由下落高度不超过25mm.     

脉冲激光加工碳纤维复合材料板材的数值模拟与实验优化

利用激光线扫描方式建立丝状高斯热源的传热模型,并对其进行数值分析,得到脉冲激光烧蚀碳纤维的演化规律。对碳纤维复合材料（CFRP）板材进行激光烧蚀实验研究以验证所提模型的可行性。结果表明：当激光功率为9 W、激光扫描速度为200 mm/s时,板材表面绝大多数树脂被蒸发,表面粗糙度降至7.20μm,表征数据稳定性的样本方差为1.889。实验证明了该理论模型的正确性和可行性,为CFRP材料的激光加工研究提供了参考。     

导线非共线的分子器件输运性质的第一性原理研究

分子器件是电子器件向小体积化发展的极限,分子器件中的电子在输运过程中体现出明显的量子效应,分子导线与分子接触的位置和导线间的角度等器件结构因素都会对分子器件的输运性质产生较大的影响.迄今为止,尚未见利用第一性原理量子输运计算方法研究导线非共线的分子器件输运性质的报道.本文以金-苯(硫醇)-金结构的分子器件为例,利用基于非平衡格林函数理论和密度泛函理论的第一性原理量子输运计算方法对其输运性质进行了系统研究,特别注重于研究随着非共线导线间导线夹角角度的变化及导线和苯(硫醇)分子接触位置的不同对器件输运性质的影响.计算表明,金导线与苯(硫醇)的接触位置及导线的夹角等器件结构细节不仅能够定量地影响金-苯(硫醇)-金分子器件的电流大小,还能够定性地改变器件的输运性质,使得部分器件结构出现负微分电阻效应.研究结果对全面理解分子器件的输运性质具有一定的指导意义.     

基于拉杆结构的光纤布拉格光栅渗压传感器研究

根据目前大坝、隧道和煤矿等工程领域和模型试验中对渗压检测的特殊要求,设计并实现了一种新型的光纤布拉格光栅(FBG)渗压传感器,采用波纹膜片和对称拉杆机械结构通过改变光纤光栅的轴向应变实现渗压传感。利用有限元软件ANSYS分别对传感器膜片的压力特性和传感器外壳抗压特性进行了仿真设计和性能分析,提高了传感器的可靠性并缩短了设计周期。对该传感器进行了压力标定试验,得出该传感器在0～100 kPa的测量范围内,压力灵敏度达20 nm/MPa,比普通FBG提高了6683倍。迟滞特性和重复性试验表明迟滞为0.85%,且重复性好。