Determination of Thickness of an Inaccessible Thin Film under a Multilayered System from Natural Frequencies

We investigate the relationship between natural frequencies of a multilayered system of different elastic materials and the thickness of the undermost thin film. The natural frequencies are numerically calculated from the reflection coefficient of a sample system of ＂steel-epoxy resin-aluminium-thin polymer＂ with normal incidence. Strain energy ratio is defined and calculated to give the physics explanation why some frequencies are sensitive to thickness of the thin film in certain range. Experiments of three specimens indicate that the measured natural frequencies agree well with the theoretical ones. It is found in our experiments that the ratio of the lowest film thickness to wavelength is about 1/5. The average relative errors for the inverted polymer film thicknesses are found to be 11.8%, -4.8% and -1.3%, respectively.     

Non-Thermal Photon Emission from Shell-Type Supernova Remnants

We study the non-thermal photon emission from shell-type supernova remnants （SNRs） in the frame of a two-zone model. In this model, the sites of acceleration, escape and subsequent radiation of particles （both electron and proton） are divided into acceleration and escape zones, respectively. The particle distributions consist of two components, one is produced inside the acceleration zone, the other in the escape zone. We apply this model to two young and one old shell-type SNRs and show that the observed multi-waveband photon spectra for the three SNRs can be explained well in this model and high-energy γ-rays from these SNRs may have hadronic origins.     

PMMA膨胀环动态拉伸碎裂实验研究

在强动载作用下,脆性材料的碎裂问题是一个重要的研究课题,而脆性材料在冲击拉伸载荷下的力学行为的实验研究相对较匮乏.提出了一种动态拉伸断(碎)裂的液压膨胀环实验技术,可用于准脆性/脆性材料的动态拉伸.利用该技术对有机玻璃(PMMA)圆环试件进行了不同膨胀速度下的动态碎裂实验研究.从回收碎片的断口形貌和碎片内部残余裂纹观察可知试件的破碎由环向拉伸应力造成,碎片断口处发出的稀疏波会将周围的拉伸应力卸载,从而抑制其他裂纹的进一步发展.利用超高速相机记录了试件的膨胀碎裂过程,利用DISAR激光速度干涉仪获得了试件外表面粒子的径向膨胀速度历史,通过试件上的应变片获得了试件的应变历史和断裂应变.实验结果表明:在拉伸应变率150～500 s~(-1)范围,材料的动态断裂应变低于准静态加载下的断裂应变,体现出"动脆"现象;随着加载应变率的提高,PMMA材料的碎片尺寸减小;无量纲化的PMMA圆环的平均碎片尺寸介于韧性碎裂模型和脆性碎裂模型的预测数值之间,反映出材料的准脆性特性.     

石英玻璃圆环高速膨胀碎裂过程的离散元模拟

采用离散元算法模拟了石英玻璃圆环受到外加动态载荷时的力学行为. 首先基于flat-jointed粘结模型,通过标准的单轴拉压、三点弯曲等数值实验来标定了石英玻璃的微观参数. 在此模型基础上,数值模拟再现了石英玻璃圆环在不同应变率下的膨胀碎裂过程. 为定量分析数值模拟结果,需要准确确定圆环的碎裂发生时刻. 模拟发现:伴随着石英玻璃圆环的断裂,圆环外表面粒子径向膨胀速度的时程曲线会发生突然升高然后下降的跳动;详细分析表明,这种跳动源自周向的脆性断裂诱发的卸载波(周向拉伸应力急剧下降)以及伴随而来的泊松膨胀,这种径向速度跳动现象为实验中检测脆性断裂发生时刻提供了可能. 进一步的数值研究表明:(1)石英玻璃圆环的断裂应变随着应变率的提高而增大,与韧性金属材料的膨胀环实验结果一致;(2)石英玻璃圆环的碎片平均质量随着应变率的增大而减小;(3)数值计算获得的碎片平均尺寸与已有的理论和实验结果比较吻合. 利用液压膨胀环实验装置对石英玻璃圆环进行了验证性实验,回收得到的碎片形貌及碎片个数与数值模拟的结果基本一致.      

PMMA膨胀环动态拉伸碎裂实验研究

在强动载作用下, 脆性材料的碎裂问题是一个重要的研究课题, 而脆性材料在冲击拉伸载荷下的力学行为的实验研究相对较匮乏. 提出了一种动态拉伸断(碎)裂的液压膨胀环实验技术, 可用于准脆性/脆性材料的动态拉伸. 利用该技术对有机玻璃(PMMA)圆环试件进行了不同膨胀速度下的动态碎裂实验研究. 从回收碎片的断口形貌和碎片内部残余裂纹观察可知试件的破碎由环向拉伸应力造成, 碎片断口处发出的稀疏波会将周围的拉伸应力卸载, 从而抑制其他裂纹的进一步发展. 利用超高速相机记录了试件的膨胀碎裂过程, 利用DISAR激光速度干涉仪获得了试件外表面粒子的径向膨胀速度历史, 通过试件上的应变片获得了试件的应变历史和断裂应变. 实验结果表明: 在拉伸应变率150\mathrm{~}500s^{-1}范围, 材料的动态断裂应变低于准静态加载下的断裂应变, 体现出“动脆”现象; 随着加载应变率的提高, PMMA 材料的碎片尺寸减小; 无量纲化的PMMA圆环的平均碎片尺寸介于韧性碎裂模型和脆性碎裂模型的预测数值之间, 反映出材料的准脆性特性.      

Shrinking device realized by using layered structures of homogeneous isotropic materials

We propose the practical realization of a shrinking device by using layered structures of homogeneous isotropic materials.By mimicking the shrinking device with concentric alternating thin layers of isotropic dielectrics,the permittivity and the permeability in each isotropic layer can be properly determined from the effective medium theory in order to achieve the shrinking effect.The device realized by multilayer coating with dielectrics is validated by TE wave simulation,and good shrinking performance is demonstrated with only a few layers of homogeneous isotropic materials.     

基于KKT和量子遗传算法的风火电联合上网最优决策

研究了同时考虑节能减排效益和经济效益时,风火电联合上网的决策模型,并采用提出的KKT框架下的量子遗传算法进行模型的求解。综合考虑风电和火电的特点,建立经济效益函数和节能减排效益函数以及相关的约束条件,最终确立多目标决策模型。在KKT框架下将多目标函数转化为单目标,并利用量子遗传算法进行模型的求解。算例分析显示本文提出的KKT框架下的量子遗传算法在决策模型的求解时能够利用更少的CPU运行时间获得更优的决策结果,与其他常用的优化模型相比具有较高的优越性。     

一类带时间窗车辆分配问题的贪婪算法

本文对一类带时间窗的车辆分配问题进行了分析,引入了车辆任务的概念,并将问题转化为车辆与车辆任务的匹配问题,同时制订了运输任务选择和车辆选择的贪婪策略,并在此基础上设计了车辆分配问题的贪婪算法,最后通过实例验证了算法的有效性。     

278.15～318.15 K下葡萄糖在盐酸中的体积性质

测定了278.15～318.15 K(间隔10 K)下葡萄糖＋HCl＋水三元体系的密度, 计算了葡萄糖在盐酸(浓度0.2～2.1 mol•kg^–1)中的表观摩尔体积V_Φ,G、标准偏摩尔体积V⁰_Φ,G、葡萄糖-HCl在水中的体积对相互作用参数V_EG和标准偏摩尔膨胀系数(∂V⁰_Φ,G/∂T)_p. 结果表明: (1)葡萄糖在盐酸中的表观摩尔体积随葡萄糖和HCl的浓度的增加而线性增大; (2) V⁰_Φ,G随HCl的质量摩尔浓度的增加而线性增大; (3)葡萄糖与HCl在水溶液中的体积相互作用参数V_EG＞0, 但数值对温度变化不甚敏感; (4)葡萄糖在水和盐酸中的V⁰_Φ,G值随实验温度的变化关系均可表示为: V⁰_Φ,G＝a₀＋a₁(T－273.15 K) ^2/3; (5) (∂V⁰_Φ,G/∂T)_p为正值且随温度的升高而减小; 在一定温度下, 其值随HCl浓度的增加而稍稍减小. 糖的水化程度随温度的升高和HCl的浓度的增加而减小. 用结构相互作用模型对葡萄糖与HCl之间的体积相互作用进行了解释.     

含裂纹结构时间相关的疲劳断裂理论与剩余寿命评价技术

高温结构的疲劳失效是与时间相关的, 建立这一失效机制下的断裂理论和寿命评价技术, 进而控制结构失效是人们多年来努力的目标. 从裂纹扩展控制参量、裂纹扩展规律和寿命评价技术、材料老化与环境因素影响和结构完整性评定工程方法等几个方面, 对近年来这一领域的研究进展进行了总结, 并对今后该领域的发展方向进行了预测.