Density functional theory for molecular and periodic systems using density fitting and continuous fast multipole method: Stress tensor

A full implementation of the analytical stress tensor for periodic systems is reported in the TURBOMOLE program package within the framework of Kohn–Sham density functional theory using Gaussian-type orbitals as basis functions. It is the extension of the implementation of analytical energy gradients (Lazarski et al., Journal of Computational Chemistry 2016, 37, 2518–2526) to the stress tensor for the purpose of optimization of lattice vectors. Its key component is the efficient calculation of the Coulomb contribution by combining density fitting approximation and continuous fast multipole method. For the exchange-correlation (XC) part the hierarchical numerical integration scheme (Burow and Sierka, Journal of Chemical Theory and Computation 2011, 7, 3097–3104) is extended to XC weight derivatives and stress tensor. The computational efficiency and favorable scaling behavior of the stress tensor implementation are demonstrated for various model systems. The overall computational effort for energy gradient and stress tensor for the largest systems investigated is shown to be at most two and a half times the computational effort for the Kohn–Sham matrix formation. © 2019 Wiley Periodicals, Inc.     

Z-连通连续偏序集的权的一些性质

引入Z-连通偏序集的基的概念,给出其一些等价刻划,讨论了Z-连通连续偏序集的权与相应Z-连通Scott拓扑空间的权之间的关系,并且进一步讨论其与相应的Z-连通Lawson拓扑空间的权之间的关系。最后给出了在Z-连通连续偏序集中w(Λ(P))=w(P)=w(Σ(P))。     

基于箭形累积损伤的裂纹尖端力学:奇异性分级和多尺度分段

在适度的空间和时间尺度组合下,裂纹既可在几个月中蠕变几个纳米,也能在几秒钟内扩展10km.虽然裂纹的尖端没有实际的质量,但是它能通过激活周围的物质而处于高能量状态.依赖于材料的损伤方向,激活质量的减少和增加可发生在尺度转变之前或之后.每个尺度区的分段阈值被假定为与裂纹尖端速度的平方a~2和激活质量密度M的乘积有关:W=M_(↓↑)a_(↑↓)~2和D=M~(↓↑)a_(↑↓)~2.W和D分别被称为直接吸收和自耗散能量密度.正如下标/上标符号所示,激活的质量密度M_(↓↑)和M~(↓↑)与裂纹尖端速度a变化趋势相反,既可增加也可减少.a~2和M的互补效应隐含着常用于宇宙物理学建模的膨胀和/或收缩的物理过程.在用于尺度敏感的裂纹尖端的行为时,激活的质量密度有相同的解释.分段时的多尺度可以由…皮观、纳观、微观和宏观…组成.因此,形象地说,材料损伤过程可以通过裂纹扩展过程中非均匀的总体和局部能量的传递来模拟.疲劳裂纹扩展引起的材料损伤被用来阐释由大到小和由慢到快的尺度/时间序,热力学中的冷→热和有序→无序转换.这一过程正巧与宇宙演化的箭形方向相反,宇宙演化遵循小→大和快→慢,而热力学相反,遵循热→冷和无序→有序.为了表示由损伤萌生所造成的类裂缝型缺陷的不均匀性,提出了一个被称为裂纹尖端力学(crack tip mechanics,CTM)的新模式.涉及的范围是模拟原子列之间的界面裂纹或连续体中分叉的切口.假如需要的话,尺寸和时间的范围可以复盖从皮观到宏观甚至更大.虽然采用疲劳裂纹来说明CTM的基本原理,在宇宙物理学背景中与直接吸收和自耗散相关的膨胀和收缩的情况可以描述裂纹周围激活质量的行为,它们可看为能量的汇或源.奇异性被用来捕获能量的源或汇的特性,物理上,两者作为界面的一部分,从数学上看则是不连续的线的一部分.能量从一种形式变为另一种形式取决于能量吸收或耗散的箭形损伤时间,这之中牵涉到尺度分段和奇异性强度的联合应用.材料组分随时间的劣化是根据指定的设计寿命导出的,从而使材料的响应与加载率的时间历史匹配.2024-T3铝板的皮观/纳观/微观/宏观开裂模型用来说明什么地方可以增加结构的寿命部分.皮观/纳观/微观/宏观/结构系统的性能随时间劣化可以用9个尺度转变物理参数来描述:纳观/微观区有3个(μ_(na/mi)~*,σ_(na/mi)~*,d_(na/mi)~*),微观/宏观区有3个(μ_(mi/ma)~*,σ_(mi/ma)~*,d_(mi/ma)~*),皮观/纳观区有3个(μ_(pi/na)~*,σ_(pi/na)~*,d_(pi/na)~*).下标pi,na,mi,ma和struc分别表示皮观、纳观、微观、宏观和结构.只要知道两个相连的尺度敏感参数,在较低尺度的时间相关的局部物理参数就完成了分析连续体的形式论,虽然它们并不需要用实验来知道.更具体地说,根据皮观→纳观→微观→宏观分别有1.25/1.00/0.75/0.50的λ奇异性强度,皮观裂纹、纳观裂纹、微观裂纹和宏观裂纹的转变特征是从时间箭形的指定的寿命预期来确定的.附加的0.25强度的奇异性可用于结构元件.回想起来,λ=0.5相应于断裂力学中的应力分量与r~(0.5)成反比,r是与宏观裂纹尖端的距离.微观裂纹、纳观裂纹和皮观裂纹分别赋予r~(-0.75),r~(-1.0),r~(-1.25)的奇异性.箭形时间(以年为单位)取决于问题的定义.设备的关键部件可用1.5~±/2.5~±/3.5~±/5.5~±寿命分布和总寿命为13~±年(a)的皮观/纳观/微观/宏观尺度来设计运行.上标±表示多于或少于实际运行的时间.累进损伤被假定为发生在皮观→纳观→微观→宏观方向.同样的方案用于20年总寿命的2024-T3铝板的疲劳损伤,按照1.5~±/2.5~±/3.5~±/5.5~±/7.0~±的方式将它的寿命分布在皮观、纳观、微观、宏观和结构的尺度上,这样的指定只是满足在每个尺度范围内损伤内部材料结构所用的能量匹配,因此可以强制执行在总寿命的跨度内精确的时间相关的材料性能劣化过程.     

磁流变阻尼器半主动控制方法的实验研究

由于磁流变阻尼器是一种高度非线性的装置,因此建立与之相适应的控制系统是半主动控制问题的关键。本文采用改进的Bingham模型建立了磁流变阻尼器的动力学特性模型,根据天棚阻尼开关控制、天棚阻尼连续控制和模糊控制三种控制方法,确立了从系统速度响应到磁流变阻尼器励磁电流之间的关系,并开发了一套半主动控制系统。在一个两自由度的简化车辆试验平台上进行半主动控制试验,对比研究了三种控制方法的控制效果。实验结果表明,在1.3Hz~2.0Hz的低频段内,开关控制的最佳减振效果为15.1%,连续控制的最佳减振效果为14.9%,模糊控制的最佳减振效果为20.1%。可见,三种控制方法都能有效的减小车体的振动,模糊控制的减振效果最佳。     

Efficient corner-pumped Nd:YAG/YAG composite slab laser

A corner-pumped type is a new pumping type in the diode-pumped all-solid-state lasers, which has the advantages of high pump efficiency and favourable pump uniformity. A highly efficient corner-pumped Nd:YAG/YAG composite slab laser is demonstrated in this paper. The maximal continuous-wave output power of the 1064~nm laser is up to 18.57~W with a slope efficiency and an optical-to-optical conversion efficiency of 44.9{\%} and 39.8{\%}, respectively. Inserting an acousto-optic $Q$-switch in the cavity, the highest average output power of the quasi-continuous wave 1064~nm laser of 6.73~W is obtained at a repetition rate of 9.26~kHz. The experimental results show that a corner-pumped type is a kind of feasible schedules in the design of diode-pumped all-solid-state lasers with low or medium output powers.     

Inversion formula and Parseval theorem for complex continuous wavelet transforms studied by entangled state representation

In a preceding letter (2007 Opt.Lett.32 554) we propose complex continuous wavelet transforms and found Laguerre-Gaussian mother wavelets family.In this work we present the inversion formula and Parseval theorem for complex continuous wavelet transform by virtue of the entangled state representation,which makes the complex continuous wavelet transform theory complete.A new orthogonal property of mother wavelet in parameter space is revealed.     

Investigation of the influence of extra noises in seed beams on continuous-variable entanglement generation

The influence of the extra classical noises in seed beams on the entanglement between the signal and the idler modes of the output fields generated by a non-degenerate optical parametric amplifier operating at deamplification is investigated theoretically and experimentally.With the increase of the extra classical noises in the seed beams,the correlation degree of the output entangled optical fields,which is scaled by the quantum noise limit,decreases rapidly.The experimental results are in good agreement with the theoretical calculations.     

基于时间序列模型分析的ADHD儿童听觉持续性注意研究

摘要：通过建立时间序列模型,对ADHD儿童与正常儿童的听觉持续性注意水平进行拟合,并分析2组被试间的差异,动态地观测ADHD儿童的注意缺陷水平,并实现对ADHD儿童注意水平的预测.被试选取ADHD儿童30名,正常儿童10名,对被试进行听觉持续性操作测试,对每个序列的平均正确率进行时间序列模型分析,比较2组被试间的差异.根据数据的特征选用Holt模型对ADHD儿童的持续性注意水平进行建模及拟合,而正常儿童组则选用简单模型（Simple）.与正常儿童相比,ADHD儿童存在显著的注意缺陷特征,持续性注意水平随时间变化表现出明显的下降趋势.     

连续变量1.34 μm量子纠缠态光场的实验制备

设计研制了连续单频671 nm/1342 nm双波长激光器,并通过模式清洁器降低了激光器额外噪声.利用该低噪声连续单频激光器抽运由Ⅱ类准相位匹配晶体构成的双共振非简并光学参量放大器,实验制备出纠缠度达3 dB的光通信波段1.34μm连续变量量子纠缠态光场.该波段量子纠缠态光场在光纤中传输损耗低且相散效应小,与现有的光纤通信系统相兼容,可用于实现基于光纤的实用化连续变量量子通信.