CDIO教育模式在物理实验教学中的实践

物理实验教学在培养工科院校学生实践能力过程中起着至关重要的作用。在物理实验教学中实施"做中学"CDIO模式,通过"基于项目的学习",构建工程教育的学习环境。以应用物理学专业的物理实验为例,探索主动学习的教学方法,培养学生实践创新的工程能力。     

First neutron spectrometry measurement at the HL-2A Tokamak

A compact neutron spectrometer based on the liquid scintillator is presented for neutron energy spectrum measurements at the HL-2A Tokamak. The spectrometer was well characterized and a fast digital pulse shape discrimination software was developed using the charge comparison method. A digitizer data acquisition system with a maximum frequency of 1 MHz can work under an environment with a high count rate at HL-2A Tokamak. Specific radiation and magnetic shielding for the spectrometer were designed for the neutron spectrum measurement at the HL-2A Tokamak. For pulse height spectrum analysis, dedicated numerical simulation utilizing NUBEAM combined with GENESIS was performed to obtain the neutron energy spectrum. Subsequently, the transportation process from the plasma to the detector was evaluated with Monte Carlo calculations. The distorted neutron energy spectrum was folded with the response matrix of the liquid scintillation spectrometer, and good consistency was found between the simulated and measured pulse height spectra. This neutron spectrometer based on a digital acquisition system could be well adopted for the investigation of the auxiliary heating behavior and the fast-ion related phenomenon on different tokamak devices.     

八脚机器爬虫运动仿真分析

采用叠层IPMC为片状脚,设计左右非对称分布的八脚机器爬虫模型,通过输入电压波形实现动力驱动。运用刚-柔混合技术,确定柔性体片状脚与刚性体地面接触模式,设计合理的行走步态,获得向前不间断的动力驱动。整个分析过程借助于ANSYS和ADAMS有限元分析软件完成,在ANSYS中建模,并获取32阶模态,通过ADAMS分析完成八脚机器爬虫的运动分析。经参数研究发现,较小的动力驱动和较高的驱动频率既能让机器爬虫保持一定速度,又能使其载重得到一定程度增加,且整体稳定性良好。     

非概率区间模型可靠性指标的梯度投影算法

考虑不确定参数为区间变量,研究求解非概率可靠性指标的有效搜索算法.基于函数梯度法的基本思想,构造搜索方向,建立迭代算法格式,将传统的用于概率可靠性分析的梯度投影法用于非概率可靠性指标的求解.当收敛点为非最可能失效点时,提出了空间降维算法,并给出了整个搜索算法的计算步骤.通过数值算例,验证了本文提出的搜索迭代算法的有效性和正确性.     

关于结构非概率可靠性模型中安全评估

考虑区间变量非概率可靠性模型,采用非概率可靠性指标、安全系数和集合可靠度三类确定性参数描述结构的可靠性和安全程度。通过几何描述,明确地给出了三类参数的物理意义,指出了各自的取值范围和实用区间。从设计思想、度量方法及表现形式方面分析了三类度量的区别,并建立了它们之间的函数关系。研究结果拓展了结构非概率设计理论,并通过具体优化算例对三类度量所得到的结果进行了讨论。     

Simulation of Electromagnetic Wave Logging Response in Deviated Wells Based on Vector Finite Element Method

The vector finite element method of tetrahedral elements is used to model 3D electromagnetic wave logging response. The tangential component of the vector field at the mesh edges is used as a degree of freedom to overcome the shortcomings of node-based finite element methods. The algorithm can simulate inhomogeneous media with arbitrary distribution of conductivity and magnetic permeability. The electromagnetic response of well logging tools are studied in dipping bed layers with the borehole and invasion included. In order to simulate realistic logging tools, we take the transmitter antennas consisting of circular wire loops instead of magnetic dipoles. We also investigate the apparent resistivity of inhomogeneous formation for different dip angles.     

增量型各向异性损伤理论与数值分析

考虑到目前各向异性损伤理论存在一些不足,该文在增量型各向异性损伤理论的框架下,引入二阶对称张量,构造四阶对称有效损伤张量,建立了有效应力方程．类似于塑性流动分析方法,定义了增量弹性应力．应变关系．利用von Mises塑性屈服准则,并考虑各向异性损伤效应,推导出四阶对称的弹．塑性变形损伤刚度张量,其对称性反映了材料的固有特性．根据物体的变形和现时损伤状态,构造了材料损伤演化方程,方程中各项具有明确的物理意义．通过对A12024-T3金属薄板单向拉伸的有限元分析,确定了损伤演化参数,验证了损伤演化方程的正确性．此外还对含孔口薄板做有限元模拟,讨论了反力—位移曲线的变化规律以及它所揭示变形性质,给出了损伤场的分布规律。     

偏心和倾斜光学系统初级象差理论的研究

在共轴光学系统波象差的基础上,推导出了光学元件的偏心和倾斜分别对主要象差的影响.得出了除了球差外,每一种象差由于偏心和倾斜都引入了它同种类的象差;小量的偏心和倾斜并不改变系统的球差的结论;如果球差并不为零,将会产生与象高无关的彗差,即轴向彗差等等.     

偏振能量色散X射线荧光光谱法测定地质样品中18种元素

利用偏振能量色散X射线荧光光谱仪分析了硅酸盐基体样品. 选取岩石、土壤、水系沉积物等国家一级标准物质, 采用镶边粉末压片方法, 选择Al2O3偏振靶、 Mo、 Co二级靶, 在真空状态下对K、 Ca、 Ti、 Cr、 Mn、 Fe、 Ni、 Cu、 Zn、 Ga、 As、 Rb、 Sr、 Y、 Zr、 Nb、 Ba、 Pb等18种元素进行选择激发和探测, 所有元素的校正选用扩展的康普顿散射校正模型. 各元素的检出限为0.4～10.9 μg/g;除了As元素外, 均达到了1:25万多目标地球化学调查规范的要求. 根据60个地质调查多目标考核样品的分析结果, 采用Rousseau(2001)所提出的相对不确定度计算方法, 对所建立的方法进行了评估.     

富钴结壳铂族元素超细标准物质的研制

2个富钴结壳铂族元素(PGEs)标准物质MCPt-1和MCPt-2的原样分别由中国和俄罗斯取自中太平洋海山和西太平洋麦哲伦海山区.样品经风干、选配,先经球磨制备成74 μm(200目)粉体样品,再用气流磨将其进一步加工成具有超细粒度的均匀样品.采用激光粒度仪检测样品的粒度分布,其平均粒度分别为1.8和1.5 μm(约2 000目).采用高精度的X射线荧光光谱法(XRF)和电子探针方法分别检验了6个主、次元素在mg和μg取样量水平上的均匀性,用LA-ICP-MS检验了包括Pt在内的40多个痕量元素在μg量水平上的均匀性.样品采用锍镍火试金和Carius管预富集和酸溶消解,除Rh外均采用同位素稀释电感耦合等离子体质谱测定(ID-ICP-MS),确定了MCPt-1和MCPt-2中6个铂族元素的标准值;采用XRF和ICP-AES、ICP-MS方法相结合给出了62个主、次和痕量元素的信息值.最小取样量分别为1 g(测定PGEs)和2 mg(测定其他元素).