通过数学建模竞赛 培养研究生创新思维的探索与实践

全国研究生数学建模竞赛是教育部研究生教育创新计划项目,旨在通过举办竞赛不断增强研究生数学建模创新能力,为提高研究生培养质量奠定重要的知识和能力基础．本文介绍了我院在组织研究生参加大赛并取得较好成绩的成功经验和做法．     

超宽带高功率同轴旋转关节

 设计了一种高功率同轴旋转关节,通过一系列优化设计,解决了高压绝缘、高压气体动密封技术及承载等问题。分别对旋转关节的力学特性、环境温度适应性、瞬态脉冲传输效率及功率容量进行了实验研究。结果表明：关节的机械旋转及密封结构满足内压2 MPa的使用要求,所选材料在-15～50 ℃温度范围内能够正常工作;对于3 ns的瞬态脉冲,其动态电压传输效率为99.14%;可以稳定传输峰值功率50 GW、重复频率100 Hz、连续作用时间60 s的高功率超宽谱脉冲。该装置已成功应用于超宽带车载系统。     

超载条件下空间润滑谐波减速器传动性能 及摩擦磨损性能研究

本文选用XB1-60-150型谐波减速器,考察了脂润滑与固体润滑谐波减速器在宽温度范围及不同超载条件下的传动性能,结果表明：在-50℃至+40℃温度范围内及≤150%超载条件下,固体润滑谐波减速器和脂润滑谐波减速器均表现出良好的运转性能。在不同载荷及温度下,脂润滑谐波减速器表现出较高的传动效率,而固体润滑谐波减速器则表现出较稳定的传动性能。在波发生器运行总次数1.5×105 r后,利用光学显微镜对柔轮-刚轮齿轮摩擦副表面进行检查,未观察到明显的异常磨损,润滑状态良好。本文还采用正交试验极差分析方法,综合分析了空间润滑谐波减速器超载运转传动性能的影响因素,结果表明温度是影响其传动性能的主要因素,润滑方式次之,载荷影响最小。     

新型Li_4Ti_5O_(12)@石墨烯的微波辅助合成及电化学性能研究

将钛酸四丁酯和氧化石墨超声分散于叔丁醇,微波辐射下加入醋酸锂溶液制备尖晶石Li4Ti5O12(LTO)前驱体/氧化石墨烯。一方面,微波作用促进了钛酸四丁酯水解,前驱体的形成能在15 min内完成。另一方面,叔丁醇的"软模板"限域作用导致形成粒子极小且形貌单一的LTO前驱体。同时,细小的LTO前驱体粒子通过二次团聚将氧化石墨烯纳米片完全包埋。最后,LTO前驱体/氧化石墨烯在800℃下煅烧8 h得到尖晶石LTO@石墨烯(LTO@G)。研究表明,LTO@G晶体尺寸在0.2~1.5μm之间,其振实密度达到1.7 g·cm-3。石墨烯位于晶体内部,并显著提高了材料的电子传导性。LTO@G的电导率为1.84×10-3 S·m-1,远高于纯相LTO(1.1×10-7 S·m-1)。1C和4C下,LTO@G首次充放电容量分别是170.1和97.5 m Ah·g-1。可见,LTO@G具有高倍率性能和振实密度,可广泛应用于各种商品锂离子电池。     

星载光电成像系统探测能力分析与研究

星载光电成像系统可实现远距离空间目标的探测与识别,而探测距离是系统的主要性能参数。以空间目标反射太阳光为基础,建立了系统极限探测距离的数学物理模型,分析了影响探测距离的因素,对极限探测距离与太阳光入射方向、光学系统的有效通光口径、探测器的信噪比阈值以及曝光时间的定量关系进行了数值模拟研究。研究结果表明:增大光学系统的有效通光口径可实现系统探测能力的显著提升;当信噪比阈值和太阳光入射角同时变化时,降低信噪比阈值可有效提高系统的探测能力,并且此时太阳光入射角的变化对系统极限探测距离的影响较小。     

大型激光装置精密同步系统总体技术研究

提出了一种用于大型激光装置的精密同步系统总体架构技术。该技术采用时钟及数据恢复、光级联技术成功地实现了多数量、多种类同步触发信号的有序组合,保证了同步触发信号的精度,获得的ps级精密同步触发信号的时间间隔抖动为:峰峰抖动小于100ps,均方根值小于10ps。     

SG-Ⅲ原型装置数十nm宽带数kJ输出能力评估

利用现有窄带激光传输模拟软件SG99和宽带激光传输模拟软件CPAP,以及自编的一维光脉冲传输放大的逆算程序,评估了原型装置在主放基本结构不动的情况下激光脉冲由窄带改为宽带,实现数十nm宽带条件数kJ的输出能力。宽带下增益窄化效应显现,对光谱增益窄化补偿也进行了研究。结果表明,为了补偿增益窄化效应,在3J主放注入能量下通过对光谱整形可满足系统2000~3000J的输出,但损失约40%的注入能量。考虑到这一因素,预放级至少要有5J的输出能力。研究结果指导了数十nm宽带倍频激光驱动实验系统研制实施方案。     

自适应光学随机并行梯度下降算法波前整形规律仿真

本文首先介绍了基于Zernike模式的SPGD算法对大气湍流畸变波前的整形原理,通过推导得到了关于性能指标的简明表达式,使SPGD算法收敛速率得到明显提升。然后建立了自适应光学随机并行梯度下降算法波前整形系统模型,主要对SPGD算法收敛速率、整形能力和整形效果随波前畸变量和变形镜模型的变化规律作了较为详细的仿真研究,整体定性结果表明：三者的变化规律有一定的相似性,同时利用最小二乘法得到了关于整形能力和整形效果变化规律的定量表达式,若从自适应光学波前整形系统的实时性和简单性考虑,在保证一定整形效果的情况下,选择37单元变形镜对畸变波前的3~27（25）阶Zernike像差进行整形即可。     

再论柔性回填材料的回填厚度

随着科学技术的发展，人们目标是构筑能够承受更高冲击荷载的地下工程。当前所采用的措施之一，是用一种柔性材料回填在毛洞与衬砌之间，形成一种刚柔结合的地下工程结构体系。利用柔性材料可大量吸收冲击震动能量的特性，将地下工程构成高抗力结构体系。主要论述了柔性回填材料在高抗力地下工程中的作用；同时利用能量原理导出了在强冲击条件下回填材料理想厚度的计算方法。试验证明．本文的方法，计算值与试验值吻合很好．可以推广应用