螺旋焊线管局部噘嘴应力集中分析

螺旋焊缝局部噘嘴问题是复杂的三维问题，至今没有现成的安全评定公式可以利用，也难以获得纯粹的理论解。应“西气东输”工程之需，本文利用现有直焊缝理论基础，建立了该问题的力学模型，获得了应力集中因子的显式解，给制订螺旋焊线管几保缺陷的安全评定标准提供了理论基础。利用商用有限元工具ABAQUS对螺旋焊线局部噘嘴进行的系统分析显示，本文提供的理论解具有很强的预测能力。     

Interaction between a screw dislocation and an elastic elliptical inhomogeneity with interfacial cracks

The elastic interaction between a screw dislocation and an elliptical inhomogeneity with interfacial cracks is studied. The screw dislocation may be located outside or inside the inhomogeneity. An efficient complex variable method for the complex multiply connected region is developed, and the general solutions to the problem are derived. As illustrative examples, solutions in explicit series form for complex potentials are presented in the case of one or two interfacial cracks. Image forces on the dislocation are calculated by using the Peach-Koehler formula. The influence of crack geometries and material properties on the image forces is evaluated and discussed. It is shown that the interfacial crack has a significant effect on the equilibrium position of the dislocation near an elliptical-arc interface. The main results indicate, when the length of the crack goes up to a critical value, the presence of the interfacial crack can change the interaction mechanism between a screw dislocation and an elliptical inclusion. The present solutions can include a number of previously known results as special cases.The project supported by the National Natural Science Foundation of China(10272009 and 10472030) and the Natural Science Foundation of Hunan Province(02JJY2014)     

螺旋细杆的均匀扭转振动

讨论螺旋细杆的特殊形式扭转振动，即均匀扭转振动．以非圆截面杆和有原始曲率的圆截面杆为研究对象．杆作均匀扭转振动时各截面有相同的扭角变化规律，且杆中心线的几何形状不受振动过程的影响．研究表明，扭振来源于杆截面的非对称性及杆的原始曲率．杆的扭振规律与单摆运动相似，其动力学方程存在精确解．圆环杆的均匀扭振为螺旋杆的倾角为零时的特例．     

阿基米德螺旋微纳结构中的表面等离激元聚焦

研究光在微纳结构中的分布与传播, 实现在纳米范围内操纵光子, 对于微型光学芯片的设计有着重要意义. 本文利用聚焦离子束刻蚀方法, 在基底为石英玻璃的150 nm厚金膜上刻制了不同参数的阿基米德螺旋微纳狭缝结构, 通过改变入射光波长、手性、及螺旋结构手性和螺距等方式, 在理论和实验上系统地研究了阿基米德螺旋微纳结构中的表面等离激元聚焦性质. 我们发现, 除了入射激光偏振态、螺旋结构手性之外, 结构螺距与表面等离激元波长的比值也可以用来控制结构表面电场分布, 进而在结构中心形成0阶、1阶乃至更高阶符合隐失贝塞尔函数的涡旋电场. 通过相位分析, 我们对涡旋电场的成因进行了解释. 并利用有限时域差分的模拟方法计算了不同螺距时, 结构中形成的电场及相应空间相位分布. 最后利用扫描近场光学显微镜, 观测结构中不同的光场分布, 在结构中心得到了亚波长的聚焦光斑及符合不同阶贝塞尔函数的涡旋形表面等离激元聚焦环.     

用四台阶相位板产生涡旋光束

涡旋光束的产生与应用是当前光学领域的研究热点. 利用傅里叶级数展开法分析了四台阶相位板的相位结构, 发现四台阶相位板可看作是由一系列不同拓扑荷数的螺旋相位板所组成, 用线偏振光直接照射相位板时, 将产生多级衍射光波, 各级衍射光均为不同拓扑荷数的涡旋光波, 由于多级衍射光波间的干涉导致光强分布偏离轴对称分布, 因而与涡旋光波有一定差距. 在此基础上, 提出了用四台阶相位板产生涡旋光束的新方案, 借助于Mach-Zehnder 干涉仪光路, 两块四台阶相位板产生的衍射光干涉叠加, 通过调节干涉仪光路的相位差, 使一部分衍射级干涉相消, 另一部分衍射级干涉相长, 相互加强, 从而把线偏振光转换为涡旋光束. 数值模拟计算了几种周期数不同的四台阶相位板衍射光强和角动量分布, 并与螺旋相位板进行比较, 证明用简单的四台阶相位板不仅能够获得与用螺旋相位板相同的涡旋光束, 而且可以用周期数较小的四台阶相位板产生具有大拓扑荷数的涡旋光束, 降低了制作相位板的难度.     

Stability and vibration of a helical rod constrained by a cylinder

The stability and vibration of an elastic rod with a circular cross section under the constraint of a cylinder is discussed. The differential equations of dynamics of the constrained rod are established with Euler’s angles as variables describing the attitude of the cross section. The existence conditions of helical equilibrium under constraint are discussed as a special configuration of the rod. The stability of the helical equilibrium is discussed in the realms of statics and dynamics, respectively. Necessary conditions for the stability of helical rod are derived in space domain and time domain, and the difference and relationship between Lyapunov’s and Euler’s stability concepts are discussed. The free frequency of flexural vibration of the helical rod with cylinder constraint is obtained in analytical form. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10472067). The English text was polished by Yunming Chen.     

含界面层圆形夹杂中螺旋位错的弹性分析

研究了复合材料含界面层圆形夹杂内部的一个螺旋位错在夹杂，界面层与基体材料中产生的弹性干涉，将复变函数的分区亚纯函数理论与柯西型积分，罗朗级数相结合，求出了各分区复势的解析关系，化为一个关于界面层复势的函数方程，用显示式表达了问题的结果，揭示了界面层参数对位错干涉能与位错力的影响规律。该解析方法较经典级数方法未知量大量减少，表达式更加简洁，结果的特殊情形包含了若干已有成果。     

设导流墩排沙漏斗清水流场的测试研究

经过多年的理论与实践研究，螺旋流排沙已被广大的水利工作者所认可．本文首次利用毕托球测速系统测试了由新疆农业大学最新推出的带导流墩排沙漏斗的三维螺旋流流场，对其时均流特性进行了分析和研究．其次，文中还分析了其对输沙过程所产生的影响，为进一步优化此类型排沙漏斗流态打下了基础     

四元数旋转算子和螺旋算子

1.引言由于四元数具有其它定位参数和变换算法的综合优点和综合功能,因而在刚体和多刚体力学中的应用越来越广。本文正是利用了四元数表达的多样性和算法的多功能性,首先利用两个单位矢量的四元数乘积导出了四元数旋转算子,并通过其矩阵形式串通了其它参数形式的各种变换算子。     

偏心环空层流螺旋流速度的近似解析解

本文分析计算了石油钻井工程偏心环空中内管转动的螺旋流动。将偏心环空的三维流动简化为环空薄层内的二维流动，从黎曼空间曲面张量表达的动量方程出发，求得了偏心环空层流螺旋流动速度的近似解析解，用此方程的同心环空表达式与精确解比较，精度较高。