河北师范大学物理实验教学中心

河北师范大学物理实验教学中心始建于1952年。1996年原河北师范大学物理实验室、河北师范学院物理实验室和河北教育学院物理实验室合并,统一管理。2000年正式命名为物理实验教学中心,实行校、院二级管理和中心主任负责制。中心包括普通物理实验室、近代物理实验室、中学物理教学技能训练实验室、无线电物理实验室、物理演示实验室、物理虚拟仿真实验室、新型薄膜材料实验室和天文台。2008年成为国家级实验教学示范中心。     

碳纤维复合材料冲击模型率相关修正方法与试验研究

目前先进航空发动机的风扇叶片均采用复合材料结构,为了研究其在工作过程中可能受到的冲击损伤,即碳纤维增强树脂基复合材料受到高速冲击后的损伤与破坏过程,对其准静态下的正交各向异性本构模型和失效准则进行修正,建立了应变率相关的三维动态本构及损伤模型．该模型考虑了材料模量、强度和断裂韧性与应变率的相关性,并采用基于断裂韧性的渐进损伤模式对刚度进行折减来控制破坏过程．开展了不同应变率下的动态试验,得到基体方向拉伸与剪切的动态响应数据,拟合得到相应的动态修正因子．将该模型结合修正因子植入数值软件进行仿真计算,分析结果表明,所建立的率相关本构及损伤模型能够更准确地模拟层合板受冲击过程的损伤和破坏,与试验吻合较好．     

体操自由操落地双侧下肢生物力学对称性研究

创建19环节三维多刚体模型调查体操自由操落地双侧下肢生物力学对称性。采用运动学(三维运动捕捉、高速摄像)和动力学(三维测力平台)方法采集40 cm和80 cm高度自由落地动作,获得下肢关节角度和地面反作用力,用于验证所创建的三维多刚体模型。然后使用高速摄像系统采集体操团身后空翻一周(后团)落地动作,数字化解析获得运动学数据,驱动三维多刚体模型完成计算机仿真,计算双侧下肢动力学参数。对比实验测量,模型仿真获得的地面反作用力峰值最大差值为3.8%,运动学和动力学复相关系数为0.92～0.97。尽管体操运动员采用双脚同时落地方式,下肢关节运动学角度呈现相似性,但两侧下肢动力学参数,如水平地面反作用力、下肢关节力矩、关节肌肉做功等呈现明显的不对称性。所创建的19环节三维多刚体模型可用于调查确定体操自由操落地下肢生物力学特征;体操运动员下肢动力学特征呈现非对称性;双侧不对称的动力学参数可能是体操落地下肢高损伤率的重要因素。     

安装方向对角接触球轴承保持架动态特性的影响

利用二次开发后的有限元软件MSC Patran/Ls-dyna实现角接触球轴承的参数化建模与动态性能分析. 通过与试验以及文献结果进行对比,验证了建立的有限元模型的正确性及仿真结果的可靠性. 在此基础上研究了角接触球轴承不同安装方向对保持架动态特性的影响. 结果表明:由于重力作用,保持架水平安装较竖直安装时更易形成圆形的质心轨迹. 低速工况下,保持架竖直安装时最大应力发生在过梁位置,水平安装时最大应力发生在侧梁位置. 高速工况下,保持架在两种安装方向的最大应力均发生在过梁位置. 不同转速下保持架在轴承竖直安装时最大应力值均更大.      

Rayleigh Scattering for An Electromagnetic Anisotropic Medium Sphere

Based on the scales theory of electromagnetic waves, the analytical expression of electrical fields inside an anisotropic medium sphere is studied. Differential scattering cross section and radar cross section （RCS） for an anisotropic spherical target are presented. The correctness of the obtained results is tested. The simulation results show that the scattering of an anisotropic sphere has the property of a dipole radiation under the condition of Rayleigh scattering. The larger the dielectric constant is, the stronger the dipole scattering is. Anisotropy in magnetism only has an effect on differential RCS. These results provide a theoretical base for the identification of anisotropic targets.     

基于后向散射模型的蒸汽湿度测量及仿真

为了更加准确地测量出汽轮机末级蒸汽湿度,为锅炉给水量提供依据,促进汽轮机内部除湿技术的发展,采用了后向角散射法的思路设计了湿蒸汽参数测量模型,并对模型所需物理量进行了详细的计算,为后向散射法测量蒸汽湿度的研究提供参考。通过对模型进行仿真模拟以及实验研究,得到了后向散射光光强数据。通过对比仿真模拟数据与实验数据,验证了该模型的可行性与有效性,对光散射法测量蒸汽湿度的实验分析以及工程实践具有重要意义。     

一种应用于LCoS光机的复眼照明系统仿真设计

复眼照明系统利用复眼透镜，可实现高亮度和较好的亮度均匀性，并且有较成熟的偏振处理方法，在投影系统特别是基于偏振光的投影系统中能提供比光棒照明系统更加高的亮度和好的均匀性的画面，使得光能利用率和图像均匀性有了较大的提高。在对复眼照明系统的原理进行分析的基础上，设计了一种用于投影光机的复眼照明系统，并用Matlab对该系统进行了光线追迹的仿真程序设计。对复眼照明系统的光线追迹进行了仿真。实际应用证明，在LCoS中采用本方案设计的照明系统比光棒照明系统具有更高的亮度和更好的均匀性。     

红外视景仿真技术及其研究进展

从红外视景仿真技术意义出发，介绍了其所包含的几个基本部分；从目标辐射建模、背景辐射建模和大气建模三方面，总结了国内外红外视景仿真技术发展历程和状况。其中列举了国外多个典型红外视景仿真软件和几个较完善红外辐射模型，并统计了2000年以来国内高校在红外视景仿真方面的研究情况。统计数据表明，多个发达国家的红外视景仿真技术已逐步趋于成熟和产品化，而国内尚未开发出功能较完善的红外视景仿真系统，只能仿真较简单场景。     

基于高速肖特基二极管的100 ps瞬态取样门设计与仿真

 皮秒级瞬态取样门主要应用于激光聚变实验和高能物理实验中，对单次高速脉冲进行实时取样。提出了一种新颖的基于肖特基二极管桥的平衡取样门，给出其模型和具体电路设计。电路仿真结果表明，对称的选通设计保证了选通脉宽为100 ps时，取样间隔也为100 ps，取样门带宽为4.4 GHz，可应用于多路超短激光脉冲取样。     

光学传递函数测定计算机仿真实验系统

在５８６微机上的Ｗｉｎ ９５／ＮＴ操作系统环境下实现了光学系统传递函数测定的仿真实验,克服了因缺少光学传递函数测定仪而无法开设实验的困难。本文阐述了光学传递函数测定实验计算机仿真系统的实验原理与步骤,以及软件结构与特点。