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1.
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自扩散泳微观转动马达的介观模拟
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沈明仁 刘锐 厚美瑛 杨明成 陈科《物理学报》,2016年第65卷第17期
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转动的微尺度马达是一类重要的微流器件.近年来,因为其重要的应用及理论价值引起了学术界的广泛关注.本文提出了一种新型的自扩散泳驱动的微观转动马达模型.通过介观动力学模拟,验证了该模型的有效性.模拟结果表明,该自扩散泳微观转动马达可以单向地自驱动转动,并且转动速度和马达表面发生的催化化学反应速率(即自产生的浓度梯度场强弱)、以及液体分子与马达之间的相互作用有关.此外,研究了两个转动马达共存时的运动行为,重点考察了马达之间的流体力学相互作用和浓度梯度场效应对马达转动的影响.该自扩散泳微观转动马达为设计实用的微流器件提供了新的思路和参考,也为研究活性胶体系统的集体行为提供了理想模型.
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2.
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颗粒介质尺度效应的抗剪试验及物理机理分析
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房营光《物理学报》,2014年第63卷第3期
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针对颗粒介质力学特性的颗粒尺度效应研究，选用土矿物颗粒制备不同颗粒尺度的抗剪试样，进行一系列直剪快剪和三轴抗剪试验，测得了不同颗粒粒径和体分比试样的变形曲线及剪应力强度；基于颗粒间微观作用力与重力比值和胞元体模型，首次从微观和细观角度解释颗粒尺度效应的物理机理. 结果表明，随着介质中粗颗粒的比例增加和粒径减小，介质变形特性增强，剪应力强度也随之提高；体分比对变形和强度特性的影响比粒径的影响更加显著. 基于介质特性尺度效应物理机理分析，提出衡量介质颗粒聚集和摩擦效应的微重比判别参数以及应变梯度和变形协调微裂纹引起颗粒尺度效应的细观机理解释；文中提出的胞元体模型大大减少了颗粒物质体系的计算自由度，为工业和工程设计的计算建模提供一种可行途径. 关键词： 颗粒介质 颗粒尺度效应 抗剪试验 物理机理
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3.
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高分子材料平面应变拉伸变形局部化 被引次数：1
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胡平 Ｙ．Ｔｏｍｉｔａ《力学学报》,1996年第28卷第5期
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将基于应变软化玻璃状高分子材料微观特征建立的ＢＰＡ８－链分子网络模型引入ＵｐｄａｔｉｎｇＬａｇｒａｎｇｅ有限元方法，建立了适于变形局部化分析的大变形弹塑性有限元驱动应力法．在此基础上，数值模拟了初始各向同性高分子材料平面应变拉伸变形局部化的传播过程．探讨了ＢＰＡ模型对具有加工硬化特性的结晶性高分子材料变形分析的适应性；分析了局部化传播过程中颈缩截面的非均匀应力三轴效应；最后，讨论了网格尺寸以及初始几何不均匀性对颈缩扩散以及应力三轴效应的影响
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4.
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粗糙床面物质交换特性及其主导机制实验研究
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《力学学报》,2020年第3期
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粗糙底床泥-水界面区域的物质交换过程不仅与水动力作用有关,还涉及到底床物理特性和床面形态的影响.为研究粗糙底床渗透率和床面微地形对泥-水界面物质交换过程的综合影响,通过实验室环形水槽实验,测量得到不同砂质平整底床和存在离散粗糙元床面条件下,泥-水界面物质交换通量和有效扩散系数的定量数据和变化特征,并采用参数化方法分析无量纲控制参数变化范围内界面物质交换特性的主导机制.实验结果表明,粗糙底床渗透率和床面微地形共同对泥-水界面物质交换过程起重要作用.与平整底床相比,离散粗糙元局部绕流结构驱动的附加泵吸交换不同程度增大了界面物质交换通量,其增强效应与底床渗透率和床面粗糙度的变化密切相关.随底床渗透率和床面粗糙度的增大,有效扩散系数总体呈增大趋势,湍流渗透对界面物质交换的影响趋于增强,而泵吸交换的相对贡献趋于减弱.因此,分析存在床面微地形粗糙底床的主导界面物质交换机制,需要考虑底床渗透率和床面粗糙度的综合影响.
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5.
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EXPERIMENTAL STUDY ON INTERFACIAL MASS EXCHANGE PROCESS AND ITS DOMINANT MECHANISM FOR ROUGH BED1)
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Fan Jingyu Chen Chunyan Zhao Liang Wang Daozeng《力学学报》,2020年第52卷第3期
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粗糙底床泥-水界面区域的物质交换过程不仅与水动力作用有关,还涉及到底床物理特性和床面形态的影响. 为研究粗糙底床渗透率和床面微地形对泥-水界面物质交换过程的综合影响,通过实验室环形水槽实验,测量得到不同砂质平整底床和存在离散粗糙元床面条件下,泥-水界面物质交换通量和有效扩散系数的定量数据和变化特征,并采用参数化方法分析无量纲控制参数变化范围内界面物质交换特性的主导机制. 实验结果表明,粗糙底床渗透率和床面微地形共同对泥-水界面物质交换过程起重要作用. 与平整底床相比,离散粗糙元局部绕流结构驱动的附加泵吸交换不同程度增大了界面物质交换通量,其增强效应与底床渗透率和床面粗糙度的变化密切相关. 随底床渗透率和床面粗糙度的增大,有效扩散系数总体呈增大趋势,湍流渗透对界面物质交换的影响趋于增强,而泵吸交换的相对贡献趋于减弱. 因此,分析存在床面微地形粗糙底床的主导界面物质交换机制,需要考虑底床渗透率和床面粗糙度的综合影响.
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6.
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微尺度散斑制备方法研究及应用进展评价 被引次数：1
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朱奇 郝文峰 陈雷 朱建国 何广龙《实验力学》,2018年第1期
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数字图像相关法(DIC)由于具有非接触、全场、精度高、易操作等特点,已被广泛应用于宏微观尺度的变形测量。在微观尺度,DIC可以方便地与显微镜结合,实现变形测量;散斑作为变形的载体,其质量的好坏直接影响到DIC在微尺度变形测量的精度。本文重点介绍了离心甩胶法制备微尺度散斑的方法,并对其应用进展进行评价。具体包括:优化制备工艺参数,获得最优的散斑图;提出散斑膜转移方法,扩大其使用范围;研究散斑膜增韧方法,用于大变形的测量;基于超景深光学显微镜,设计双向加载测试系统;将散斑膜应用于微尺度界面、裂纹尖端等。获得了局部变形场信息,表明该微尺度散斑制备方法具有较好的可行性和应用前景。
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7.
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页岩多尺度力学特性研究现状
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韩强 屈展 叶正寅《应用力学学报》,2018年第3期
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页岩储层的力学行为和工程性质,是影响页岩油气安全、高效、经济开采的关键因素。目前,页岩的物理力学特征研究以宏观测试为主,存在制样、实验耗时长,对目的层精细研究效果不理想等问题。为此,从页岩多尺度组成、微/纳米力学测试、影响因素和跨尺度均匀化4个层面,综述了国内外页岩多尺度力学研究现状:基于多尺度方法建立的页岩微观-细观-宏观组分模型,为页岩多尺度组成-力学耦合提供理论基础;通过微/纳米力学测试技术,明确适合页岩的力学测量标准,完善影响页岩多尺度测量因素评价;基于开展多尺度力学耦合模型研究,评价多尺度间的组成-力学关系。该研究对深入认知页岩岩石力学特征及破坏机理、丰富岩石力学特性测试与表征方法具有重要作用。
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8.
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对流扩散方程在成品油顺序输送混油分析中的应用 被引次数：1
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邓松圣 蒲家宁《应用数学和力学》,1998年第19卷第8期
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本文研究了对流与扩散对成品油顺序输送混油过程的影响；推导了紊流条件下，描述混油过程的对流占优的扩散方程；将该方程分解为纯对流方程和纯扩散方程，分别应用特征线法和差分法求解，数值计算结果和实际操作经验相符，能很好地解释混油的形成和发展·
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9.
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高熵合金强韧化理论建模与模拟研究进展
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《固体力学学报》,2020年第2期
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高熵合金因其优异的性能受到广泛关注,如高强度、高硬度、高韧性、高耐磨、高耐辐照、高耐腐蚀、高电阻、高耐热等,有望应用于核能、航天航空等重要领域和重大装备.高熵合金制备、组织结构以及性能表征等方面开展的实验研究表明其独特的性质依赖于高熵合金高熵效应、晶格畸变和扩散迟滞.在微观尺度以及宏观尺度,理论模型和数值模拟为研究高熵合金微观机理和力学特性提供了一种方法.建立从高熵合金的微观结构与变形机理到宏观独特力学性能的联系是一个多尺度的科学问题.最近,基于实验观察结果,采用多尺度的理论与模拟方法(第一性原理、分子动力学、离散位错动力学、晶体塑性有限元、微结构依赖的理论模型),研究了高熵合金层错能、弹性模量、扩散系数以及相稳定性,揭示了高熵合金变形与强韧化机制.论文综述多尺度计算在高熵合金力学性能和变形行为方面的研究进展,并对高熵合金在原位变形实验、高通量技术以及机器学习方面的研究进行简要展望.
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10.
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高熵合金强韧化理论建模与模拟研究进展
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李甲 冯慧 陈阳 李理 田圆圆 谭福盛 彭静 陈浩天 方棋洪《固体力学学报》,2010年第41卷第2期
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高熵合金因其优异的性能受到广泛关注，如高强度、高硬度、高韧性、高耐磨、高耐辐照、高耐腐蚀、高电阻、高耐热等，有望应用于核能、航天航空等重要领域和重大装备。从高熵合金制备、组织结构以及性能表征等方面开展的实验研究表明其独特的性质依赖于高熵合金高熵效应、晶格畸变和扩散迟滞。在微观尺度以及宏观尺度, 理论模型和数值模拟为研究高熵合金微观机理和力学特性提供了一种方法。建立从高熵合金的微观结构与变形机理到宏观独特力学性能的联系是一个多尺度的科学问题。最近，基于实验观察结果，采用多尺度的理论与模拟方法（第一性原理、分子动力学、离散位错动力学、晶体塑性有限元、微结构依赖的理论模型），研究了高熵合金层错能、弹性模量、扩散系数以及相稳定性，揭示了高熵合金变形与强韧化机制。本文综述多尺度计算在高熵合金力学性能和变形行为方面的研究进展，并对高熵合金在原位变形实验、高通量技术以及机器学习方面的研究进行简要展望。
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11.
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考虑粗糙结合面弹塑性接触的黏滑摩擦建模
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张帆 王东 高通锋《固体力学学报》,2018年第39卷第2期
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提出一种同时考虑粗糙面上微凸体弹性变形和塑性接触的切向黏滑摩擦建模方法.采用Hertz弹性理论和Mindlin解描述弹性接触微凸体的切向载荷和相对变形的关系;采用AF(Abbott-Firstone)塑性理论和Fujimoto模型描述塑性接触微凸体切向载荷和相对变形的关系.再利用GW(Greenwood-Williamson)模型统计分析方法建立粗糙表面切向载荷和相对变形之间的关系.将模型与仅考虑微凸体弹性接触情况的模型进行对比,并研究了不同塑性指数对切向载荷和相对变形关系的影响.结果表明:与完全弹性接触模型相比,论文模型引入了塑性接触理论,能够更好地描述粗糙表面切向载荷和相对变形关系,并且考虑不同接触条件下弹性变形微凸体和塑性变形微凸体对切向接触载荷的贡献,在微滑移阶段,主要由弹性接触变形影响,而在进入宏观滑移阶段之后,切向行为主要由塑性变形影响.界面切向载荷由黏着和滑移接触作用共同决定,随着切向变形的增加,滑移接触力逐渐增加,而黏着接触力先增加后减少,反映了界面由微滑移逐渐向宏滑移演化的过程.随着塑性指数的增加,粗糙面上发生塑性接触的微凸体数目逐渐增加,切向黏滑行为主要受到塑性接触特征的控制.
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12.
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微液滴在不同能量表面上润湿状态的分子动力学模拟 被引次数：2
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徐威 兰忠 彭本利 温荣福 马学虎《物理学报》,2015年第64卷第21期
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微小液滴在不同能量表面上的润湿状态对于准确预测非均相核化速率和揭示界面效应影响液滴增长微观机理具有重要意义. 通过分子动力学模拟, 研究了纳米级液滴在不同能量表面上的铺展过程和润湿形态. 结果表明, 固液界面自由能随固液作用强度增加而增加, 并呈现不同液滴铺展速率和润湿特性. 固液作用强度小于1.6的低能表面呈现疏水特征, 继续增强固液作用强度时表面变为亲水, 而固液作用强度大于3.5的高能表面上液体呈完全润湿特征. 受微尺度条件下非连续、非对称作用力影响, 微液滴气液界面存在明显波动, 呈现与宏观液滴不同的界面特征. 统计意义下, 微小液滴在不同能量表面上铺展后仍可以形成特定接触角, 该接触角随固液作用强度增加而线性减小, 模拟结果与经典润湿理论计算获得的结果呈现相似变化趋势. 模拟结果从分子尺度为核化理论中的毛细假设提供了理论支持, 揭示了液滴气液界面和接触角的波动现象, 为核化速率理论预测结果和实验测定结果之间的差异提供了定性解释.
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13.
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高分子共混物中氢键的作用Ⅱ.氢键对高分子共混物性能的影响以及引入方法
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李飞 董金桥 沈青《高分子通报》,2009年第8期
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高分子共混物中氢键的存在能促进共混组分具有更好的可混和性.因此,研究高分子共混物中的氢键对高分子的共混改性具有重要的理论和实用价值.本文是<高分子共混物中氢键的Ⅰ.氢键的特征描述以及影响因素>的下篇,将继续介绍高分子共混物中氢键的作用,主要包括氢键对高分子共混物性能的影响以及主要的引入氢键的方法.特别地,本文通过将高分子共混物分为合成高分子与合成高分子共混物,合成高分子与天然高分子共混物以及合成高分子与其它物质共混物,总结了氢键存在对共混物性能的影响.
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14.
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非均匀剪切流场中液晶聚合物微观结构的无网格模拟
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王晓东 欧阳洁 苏进《物理学报》,2010年第59卷第9期
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基于宏观流场控制方程与微观分子取向扩散方程耦合的微-宏观双尺度模型,率先采用无网格方法对液晶聚合物在非均匀剪切流场中的微观结构进行了模拟研究.无网格方法精度高、稳定性好的特性保证了模拟结果的可靠性.研究了Deborah数对平板Poiseuille流中液晶聚合物微观结构的影响,预测出非均匀剪切流场中液晶聚合物的一种单一结构和五种复合结构.指出在复合结构的过渡区,分子运动具有不稳定性,可能产生瑕疵. 关键词： 液晶 微观结构 双尺度 无网格
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15.
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基于分离粒子随机扩散理论的色谱模拟
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郭彦 傅应强 孙寅璐 陈天南 赵健伟《物理化学学报》,2012年第28卷第12期
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为了对扩散分子的轨迹实施动态追踪与模拟, 深入理解分子扩散对色谱动力学的影响, 本文利用微尺度受限空间随机行走的模拟方法对色谱填充柱中的分子扩散过程进行了模拟. 重点考察了固定相的填充率、固定相的形状和柱长对色谱动力学行为的影响. 模拟结果表明短柱和大填充率具有较高的柱效; 在相同的密堆排列下, 固定相形状对分子扩散过程影响微弱; 待分离粒子的运动表现出微尺度空间限域的扩散特征, 但粒子的流动行为会随外部压力的增大而增加. 本论文提出的模拟方法对于发展高效能色谱, 开发新型分离技术等具有参考意义.
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16.
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湍流预混火焰传播速度的分形模型研究 被引次数：2
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杨宏晻 顾 刘勇 徐益谦《工程热物理学报》,2001年第22卷第4期
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本文利用激光层析技术和数字图像处理技术，在对Ｒｅｄ＝４３３５～１１１００范围内的Ｂｕｎｓｅｎ式湍流预混火焰热图像序列进行分形分析的基础上，提出了一种基于分形理论的湍流预混火焰传播速度模型，该模型将小尺度涡团在火焰锋面的强化湍流扩散效应归结为对锋面结构的改变上。结果表明：利用该模型预测的火焰传播速度与试验结果基本吻合。
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17.
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吸收峰混叠的太赫兹光谱区间组合特征提取算法
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《光谱学与光谱分析》,2020年第2期
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太赫兹光谱是物质识别的前沿方法之一。由于不同物质的分子组成或结构各异,许多物质的太赫兹吸收谱会在特定频率上出现吸收峰,可以作为混合物成分检测的重要特征。有效准确地提取这些吸收峰的参数,是提高识别率的关键。多峰拟合算法将光谱曲线拟合成若干个标准峰函数之和,能够同时提取到吸收峰的频率、峰高、峰宽等信息。但是该算法以寻峰算法结果为基础确定吸收峰的大致位置和数量,寻峰结果不一定是最优的拟合结果,而且很难准确识别定位混叠状态的吸收峰。为了提高混叠光谱中吸收峰的识别定位精度,提出以大幅度平滑后的曲线波谷为分界点,将预处理后的光谱分成若干个子区间。然后将子区间组合起来进行多峰拟合,通过遗传算法得到最优的拟合子区间组合和吸收峰频率近似值,拟合时每个子区间中通过峰数递增最优化方法确定拟合的吸收峰数,最后微调优化得到最优的吸收峰频率、峰高值。为了实现物质的识别,通过密度聚类算法得到同一类纯净物在多次测量中的共同吸收峰,以此作为标准数据,通过提出的基于吸收峰特征的光谱匹配算法实现了纯净物和不同含量混合物的快速识别。对10类纯净物的实际光谱数据进行拟合聚类,得到其吸收峰参数,结果与太赫兹光谱数据库一致。通过识别算法对纯净物测试集进行识别的识别率为100%,证明了特征提取和物质识别算法的有效性。对于含有混叠峰的混合物光谱,二阶导数法对葡萄糖-乳糖混合物光谱中被掩盖吸收峰(1.280 THz)的识别率仅为70%,提取到的频率平均值为1.316 THz;而该算法提高识别率至95%,频率平均值为1.281 THz,该算法提高了对混叠峰的分辨能力,能够精确定位混叠峰。对10类纯净物构成的6类不同程度混叠的二元混合物前二、三识别率分别达到90.8%和98.3%,提取到的特征能够有效应用于混合物的成分检测。该算法能够以纯净物数据为标准数据实现成分各异的混合物成分检测,对于太赫兹光谱混合物成分检测有重要意义。
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18.
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延性金属层裂自由面速度曲线特征多尺度模拟研究
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王云天 曾祥国 陈华燕 杨鑫 王放 祁忠鹏《爆炸与冲击》,2021年第41卷第8期
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以延性金属钽为研究对象,对钽在平板撞击下的层裂行为进行了多尺度下的数值模拟研究,从微观视角对自由面速度曲线上的典型特征进行了新的解读.在宏观尺度,对比分析了光滑粒子流体动力学法(smootfied particle hydrodynamics,SPH)与Lagrange网格法以及几种本构模型的模拟结果及其适用性.通过与实验数据的对比表明,Steinberg-Cochran-Guinan本构模型在层裂模拟中与实验数据吻合较好,通过改变加载条件获得了不同应变率下的自由面速度曲线,分析了不同应变率下的自由面速度曲线中的典型特征.在微观尺度,采用分子动力学方法获得层裂区域内损伤演化情况,揭示了宏观尺度自由面速度曲线典型特征所蕴含的物理内涵.分析表明,层裂表现为材料内部微孔洞形核、长大和聚集的损伤演化过程,自由面速度曲线上的典型特征与层裂区域的损伤演化过程存在密切关联.Pullback信号是层裂区域内微孔洞形核的宏观表征;自由面速度曲线的下降幅值在一定程度上反映了微孔洞的形核条件,由此计算得到的层裂强度实际上是微孔洞的形核强度.此外,Pullback信号后的速度回跳速率反映了微损伤演化的速率.
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19.
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积雪混合像元光谱特征观测及解混方法比较
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郝晓华 王杰 王建 黄晓东 李弘毅 刘艳《光谱学与光谱分析》,2012年第32卷第10期
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积雪混合像元分解方法研究及积雪比例产品的发展是积雪遥感的重要研究方向。在我国北疆地区利用SVC HR-1024野外便携式光谱仪观测了已知积雪比例的混合像元光谱特征并进行系统分析,同时,采用四种混合像元分解模型对实测光谱进行解混及精度评价。结果表明反射率随积雪比例均匀下降并不呈均匀的线性变化,在不同波段呈非线性变化特征,积雪像元解混精度与观测尺度的不同有一定的联系,尺度越小,解混精度越低;进一步对实测光谱的解混结果表明,线性回归法精度较低,特别是对于积雪比例小于50%的解混结果不准确,稀疏回归解混法和非负矩阵解混法略高于线性混合像元分解法,但线性混合像元分解法运算效率最高,稀疏回归解混法运算效率最低,当对遥感图像进行解混时,要综合考虑四种方法的计算效率。通过将推动积雪混合像元分解定量遥感研究,并为遥感影像准确提取积雪比例提供理论依据。
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20.
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乳腺组织形态基元共焦显微拉曼光谱的研究 被引次数：3
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于舸 徐晓轩 吕淑华 张存洲 宋增福 张春平《光谱学与光谱分析》,2006年第26卷第5期
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利用共焦显微拉曼方法,测定了乳腺组织切片的Mapping拉曼谱,光谱采样体积达到μm尺度.通过对这些共焦拉曼谱与商业提纯肌动蛋白、胶原等生化物质做出的谱的分析比较,分离出了来自细胞质、细胞间质、脂肪以及乳腺沉积物这些组织形态基元的拉曼谱;用K阶簇分析方法,还获得了细胞核基元谱;基元谱与提纯化学物质谱的相关分析印证了组织形态基元谱的来源.还分析总结了这些组织形态基元谱的特征.这些工作为深入理解组织形态与其拉曼谱的关系以及乳腺组织形态拉曼模型的建立奠定了基础.
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