我国工程中边界元法研究的十年

边界元法的研究在我国开始于一九七八年,十年来取得了很大进展.这篇综述包括七个研究领域:(1)固体力学,(2)动力学问题,(3)流体流动、热传导及其他场问题,(4)流体结构相互作用问题的一些工程分析方法,(5)边界元-有限元耦合法,(6)工程中边界元法的一些数学和数值方法问题,(7)一些工程应用.作者简要地介绍了清华研究小组的工作,并力图给出我国有关工程研究十年发展的一个概貌....     

压电介质二维边界积分方程中的基本解

由于压电介质的变形－电场耦合效应及压电响应的各向异性，使解析求解压电介质问题的工作变量十分复杂，若采用边界元数值方法求解，必须具备积分方程中的基本解，本文根据电磁场方程及连续介质力学的耦合性质论层出了二维无限域中分别在单位力及单位电荷载作用下的位移场，电势场、应力场和电位移场的解，从而确立了边界积分方程中所必需的八个基本解。     

京承高速公路新道沟连拱隧道的优化设计

本文以京承高速公路新道沟连拱隧道为实例,应用有限元数值方法对连拱隧道二次衬砌的围岩抗力、应力、变形及其稳定性等问题进行了模拟与分析。首先,基于连拱衬砌的结构型式,作者建立了该隧道的数值模型,并提出用弹性杆单元按作用力等效的原则模拟围岩抗力;根据数值模拟结果对隧道支护结构的承载能力进行了讨论,并基于规范对二次衬砌进行了结构强度校核。该研究结果为新道沟隧道支护结构设计的优化提供了科学依据。     

天文/卫星组合点校捷联惯性导航系统算法研究

捷联式惯性导航系统通常采用卫星导航系统的位置、速度信息对惯导解算误差进行校正,但对于水下载体惯性导航系统而言,由于只能获得点位置信息,对惯导的校正精度以及校正参量有限。针对上述问题,提出了基于天文/卫星组合校正捷联式惯导技术,通过卫星精确定位信息和天文快速观测信息,全面修正惯导系统误差、提高导航精度。仿真结果表明,基于天文/卫星组合校正算法对惯导进行校正,相对于传统校正算法精度可提高约50%。     

氢化物发生-原子荧光光谱法同时测定水中砷和锑

建立在硝酸介质中用氢化物发生-原子荧光光谱法同时测定水中砷和锑的方法。优化了仪器工作条件、酸度、硼氢化钾及还原剂浓度。砷、锑的线性范围为0～10．0μg／L;检出限分别为0．02,0．01μg／L;测定结果的相对标准偏差分别为1．77％～3．72％,2．95％～4．87％（n=6）;加标回收率分别为98％106％,96％105％。该法操作简便,灵敏度高,快速,便于推广,适用于水中砷和锑的同时测定。     

Theoretical Analysis of Interference Nanolithography of Surface Plasmon Polaritons without a Match Layer

Interference nanolithography techniques based on long-range surface plasmon polaritons （LR-SPP） are hardly ever achieved by experiments at present. One key reason is that suitable liquid materials are difflcult to find as the match layer connects the metal film and the resist. We redesign a Kretschmann-Raether structure for interference lithography. A polymer layer is coated under the metal film, and an air layer is placed between the polymer layer and the resist layer. This design not only avoids the above-mentioned question of the match layer, but also can form a soft contact between the polymer layer and the resist layer and can protect the exposure pattern. Simulation results confirm that a device with an appropriately thick polymer layer can form high intensity and contrast interference fringes with a critical dimension of about λ/7 in the resist. In addition, the fabrication of the device is very easy.     

基于微机电系统红外光源的长光程气体检测

针对红外气体传感器对光源的要求,选用了一种宽波长、高调制频率、低功耗的小体积微机电系统(micro-electro-mechanic system, MEMS)红外光源作为辐射源,其各项性能均能很好的满足红外传感系统对于光源的要求。由于其面光源的朗伯辐射特性,整形之后的红外光数值孔径仍然很大,采用传统的长光程气室结构很难实现长光程从而提高系统的检测灵敏度。本文结合双波长单光路的差分检测方法,设计了一种基于积分球特性的吸收气室,有效地解决了MEMS红外光源在高灵敏度气体检测应用中难于实现长光程的问题;并运用光在传输过程中光通量守恒的原理,推导了此积分球吸收气室的等效光程,解决了积分球气室等效光程计算的难题;同时采用FPGA主控芯片对MEMS红外光源进行高频调制并处理探测器的输出信号,使得外围电路的设计更加简单、灵活。设计中,使用直径为5 cm的积分球吸收气室便可实现166.7 cm的等效光程,研究结果显示系统可测得的最小甲烷浓度达0.001×10-6,极大地提高了红外检测系统的灵敏度。     

旋转Rayleigh梁动力学性能的研究

采用广义Hamilton原理推导了旋转Rayleigh梁在重力作用下的运动方程, 研究了简支-简支边界条件下旋转Rayleigh梁的动态特性, 指出并证明文献中所推导的运动方程缺失了一个由离心力引起的陀螺效应项. 理论分析和数值模拟了激励频率、陀螺效应、转动惯量、长细比对涡动频率、临界速度和模态振型的影响. 结果表明, 正向涡动频率随着激励频率的增加先增加后减小, 而反向涡动频率则随着激励频率的增加一直减小; 旋转Rayleigh梁有着无限多阶正向和反向临界速度; 正向涡动频率总是大于同阶的反向涡动频率.      

The modulation effect of substrate doping on multi-node charge collection and single-event transient propagation in 90-nm bulk complementary metal-oxide semiconductor technology

Variation of substrate background doping will affect the charge collection of active and passive MOSFETs in complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) technologies, which are significant for charge sharing, thus affecting the propagated single event transient pulsewidths in circuits. The trends of charge collected by the drain of a positive channel metal-oxide semiconductor (PMOS) and an N metal-oxide semiconductor (NMOS) are opposite as the substrate doping increases. The PMOS source will inject carriers after strike and the amount of charge injected will increase as the substrate doping increases, whereas the source of the NMOS will mainly collect carriers and the source of the NMOS can also inject electrons when the substrate doping is light enough. Additionally, it indicates that substrate doping mainly affects the bipolar amplification component of a single-event transient current, and has little effect on the drift and diffusion. The change in substrate doping has a much greater effect on PMOS than on NMOS.