基于创新能力培养的化学专业本科实验教学新体系的构建与实践

课程体系是人才培养的载体。为了更好地培养拔尖创新人才,南京大学化学国家级实验教学示范中心依据化学学科的特点和发展趋势,以科学内容的内在联系和研究规律为主线构建了“化学实验基础?化学合成与表征+化学原理与测量?化学功能分子实验+化学生物学综合实验+基于项目的研究实验”实验课程新体系,按照一流课程建设要求(高阶性、创新性和挑战度)对实验教学内容进行了优化,并建立起与之相适应的实验教学平台。新课程体系综合考虑了化学一级学科的整体性和关联学科的交叉性,在南京大学化学化工学院“拔尖计划”和“强基计划”学生中实施,教学效果显著。     

Fixed Final Time Optimal Control via Simple Cell Mapping

A cell mapping strategy based on Bellman'sPrinciple of optimality (BP) is proposed to solve the fixed final time optimalcontrol of strongly nonlinear systems with state and control bounds. Thefixed final time problem is transformed into a fixed final time-fixed finalstate optimal control problem by reversing the time. This transformationallows to solve the problem in the framework of the BP. Backward searchingalgorithms within the cell mapping context are used to obtain the solution ofthe new problem. This approach reduces considerably the computational effortrequired for the original problem when it is solved by a forward searchingapproach. The vibration control problem of damped and undamped variablestiffness oscillators with bounded stiffness tuning range is studied todemonstrate the effectiveness of the approach. A numerical study on theconvergence of the method is also presented.     

CONSOLIDATION HEORY OF UNSATURATED SOIL BASED ON THE THEORY OF MIXTURE(Ⅰ)

Unsaturated soil is a three-phase media and is composed of soil grain,water andgas.In this paper,the consolidation problem of unsaturated soil is investigated basedon the theory of mixture.A theoretical formula of effective stress on anisotropicporous media and unsaturated soil is derived.The principle of effective stress and theprinciple of Curie symmetry are taken as two fundamental constitutive principles ofunsaturated soil.A mathematical model of consolidation of unsaturated soil isproposed,which consists of25 partial differenfial equations with25 unknowns.Withthe help of increament linearizing method,the model is reduced to5 governingequations with5 unknowns,i.e.,the three displacement components of solid phase,thepore water pressure and the pore gas pressure.7 material parameters are involved inthe model and all of them can be measured using soil tests.It is convenient to use themodel to engineering practice.The well known Biot’s theory is a special case of themodel.     

Stokes第一问题的分数阶导数解

 给出了Stokes第一问题基于Heaviside的符号算子法的分数阶导数解， 并把该解与传统的基于相似法得到的误差函数解进行了沟通. 这是在流体 力学中充分体现数学的明晰、简洁和统一的一个很好的例子.     

高分子材料湿度含量对其力学性能的影响的实验研究

本文从实验的角度对湿度因素影响下的高分子聚合物材料的力学性能进行了研究。选用了尼龙6材料进行了一系列的有关湿度实验，通过不同含湿率下与时间相关的材料性能实验首次从实验上证明高分子聚合物材料存在湿度-时间等效性。即对材料力学性能而言延长作用时间与增加材料含湿率与等效的，并且具体给出了尼龙6材料的湿度-时间等效关系。如该材料在不同含湿率下的广义曲线，本文工作为进一步研究湿度因素影响下的材料性能提供了实验依据。     

滑带土动力学性质试验研究

为了研究地震高烈度区老滑坡的复活变形原因,本文对滑坡滑带土的动力学特性进行了系列研究。本次试验采用扰动土样,制样基本物理指标按滑带土的现场测试指标确定,在不固结不排水条件下,运用MTS810Teststar程控液压伺服土动三轴仪对单个样品逐级放大动应力的分级试验方法进行。侧向压力 (围压 )分别采用 100kPa、20 0kPa、300kPa三级,通过施加轴向振动荷载 (力 )模拟地震作用,振动波形为正弦波,频率为 1Hz,振幅随试样性质确定。研究结果表明,滑带土在动荷载作用下的动力学性质与其静荷载作用下的力学性质有着较大的差异,主要表现在滑带土的动应力与动应变关系的非线性、滞后性及变形积累特点,动弹性模量与动强度的显著降低以及动阻尼比的显著增大特性。这揭示了动力作用下的滑坡复活原因之一,同时为滑坡稳定性评价和动力作用下的变形机制模拟分析提供了基础资料,也为分析滑带土动力本构模型提供了基本内容。     

薄板弯曲问题的P型杂交解析有限元方法

本文采用两套变量构造有限元试函数空间，在单元内部要求试函数精确满足平衡微分方程，在单元边界上对位移和转角分别用Ｐｅａｎｏ升阶函数插值，然后利用广义变分原理建立了一种薄板弯曲问题的Ｐ型杂交解析有限方法，与常规有限元法相比，该方法不心进行过细的网格剖分，通过增加单元插值多项式的阶数Ｐ来提高精度，此外，该方法还具有积分计算只需在单元边界上进行、单元钢度矩阵和载荷向量具有嵌入结构、协调程度可以自动控制等优     

大挠度弯曲直梁混合变量最小势能原理的应用

应用大挠度弯曲直梁混合变量最小势能原理,求解均载两端固定大挠度柱面弯曲板条的轴向挠度分布和轴向弯矩分布．实例计算表明:该方法简单实用、精度高,是一种计算大挠度柱面弯曲板条变形的有效方法．     

粘弹性随机分析的虚功原理及随机有限元

利用增量法处理粘弹性本构关系中的遗传积分，将粘弹性材料的随机性、结构几何形状的随机性、外载荷的随机性引入虚功方程，应用摄动方法，研究了粘弹性随机分析的虚功原理和粘弹性随机有限元。研究发现，尽管粘弹性本构关系具有时间相依性，其随机摄动格式并不存在“长期项”的影响，算例表明，应用该方法进行粘弹性结构的随机模拟，计算效率较高、精度较高。     

硅微陀螺梳齿驱动的面内失准分析

静电梳齿微驱动器因其结构简单、功耗低、灵敏度高、受温度影响小，成为硅微陀螺仪的主要驱动方式。静电梳齿微驱动器通常由活动梳齿和固定梳齿组成。理想情况下，活动梳齿平行地位于两固定梳齿中心位置。但由于加工误差、驱动结构不对称、扰动等因素，使得活动梳齿相对固定梳齿发生偏转。该文应用能量法及虚功原理，建立了梳齿之间的力与力矩平衡方程。得出了非理想情况下，偏离距离和转角的解析表达式，并分析得出了梳齿间的临界电压。经过数值仿真发现，梳齿面内既偏转又转动时的临界电压小于只发生偏转或转动时的临界电压。