建立基于力的变截面梁单元质量矩阵的新方法

基于位移的有限梁单元中三次Hermite插值函数不能有效地描述变截面梁单元内部位移变化,只能通过加密网格增加单元数解决,会造成计算量增大。基于力的有限梁单元由于使用的力插值函数不受截面形状变化的影响,在处理变截面梁时有很大优势,可以得到精确的位移插值函数,利用较少的单元可以达到很高的精度,解决了基于位移的有限梁单元在处理变截面梁时的不足。本文得到了考虑剪切变形的位移插值函数和考虑转动惯量的一致质量矩阵。利用算例验证了本文理论的正确性和高效性。     

基于荧光共轭聚合物的金属离子传感研究

设计合成了一系列结构相似的共轭主链含5%苯并噻二唑结构单元及侧链带胺类金属离子螯合基团的阴离子型水溶性共轭聚合物PFA, PFBTA和PFBTNA, 并对它们在不同极性溶剂中的光物理性质进行了研究. 利用分子主链含适量苯并噻二唑共聚单元的聚芴衍生物聚集态不同荧光光谱及颜色发生显著变化这一特性, 研究了这一系列水溶性聚芴衍生物在水/甲醇(9/1)溶液中对金属离子的荧光响应过程. 结果表明, 金属离子不仅能通过能量及电荷转移猝灭聚合物荧光, 还可以通过静电相互作用力使聚合物聚集态发生改变, 进而影响聚合物的光学性质. 同时分子链上引入金属离子螯合基团能够显著提高体系的检测灵敏度, 聚合物PFBTA和PFBTNA可以特异性识别Cu²⁺离子, 并且可做为其它金属离子的广谱型比色法检测材料.     

硬质合金球上纳米金刚石膜的形貌与力学性能

采用微波等离子体化学气相沉积法在直径1～5mm硬质合金球体上沉积了5～20 μm厚的纳米金刚石膜.通过扫描电子显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱对样品的表面形貌、膜厚均匀性和成份进行了表征.沉积膜表面呈现纳米金刚石典型“菜花”结构,晶粒度为10～20 nm,膜厚均匀,表面粗糙度随沉积膜厚度增加而增大.采用纳米压痕仪测试沉积膜硬度和弹性模量,沉积膜硬度接近40 GPa,弹性模量约为500 GPa.     

Efficient top-emitting white organic light emitting device with an extremely stable chromaticity and viewing-angle

In this paper,we report on the fabrication of a top-emitting electrophosphorescent p-i-n white organic lightemitting diode on the basis of a low-reflectivity Sm/Ag semi-transparent cathode together with a thickness-optimized ZnS out-coupling layer.With a 24-nm out-coupling layer,the reflectivity of the cathode is reduced to 8% at 492 nm and the mean reflectivity is 24% in the visible area.By introducing an efficient electron blocking layer tris(1phenylpyrazolato,N,C2 ’)iridium(III)(Ir(ppz) 3) to confine the exciton recombination area,the current efficiency and the colour stability of the device are effectively improved.A white emission with the Ir(ppz) 3 layer exhibits a maximum current efficiency of 9.8 cd/A at 8 V,and the Commission Internationale de L’Eclairage(CIE) chromaticity coordinates are almost constant during a large voltage change of 6 V-11 V.There is almost no viewing angular dependence in the spectrum when the viewing angle is no more than 45,with a CIE x,y coordinate variation of only(±0.0025,±0.0008).Even at a large viewing angle(75),the CIE x,y coordinate change is as small as(±0.0087,±0.0013).     

Quantum Anomalous Hall Multilayers Grown by Molecular Beam Epitaxy

Quantum anomalous Hall(QAH) effect is a quantum Hall effect that occurs without the need of external magnetic field. A system composed of multiple parallel QAH layers is an effective high Chern number QAH insulator and the key to the applications of the dissipationless chiral edge channels in low energy consumption electronics. Such a QAH multilayer can also be engineered into other exotic topological phases such as a magnetic Weyl semimetal with only one pair of Weyl points. This work reports the first experimental realization of QAH multilayers in the superlattices composed of magnetically doped(Bi,Sb)_2Te_3 topological insulator and Cd Se normal insulator layers grown by molecular beam epitaxy. The obtained multilayer samples show quantized Hall resistance h/N_e~2, where h is Planck's constant, e is the elementary charge and N is the number of the magnetic topological insulator layers, resembling a high Chern number QAH insulator. The QAH multilayers provide an excellent platform to study various topological states of matter.     

剪切型钢筋混凝土柱临界斜裂缝倾角的概率模型

对于剪切型钢筋混凝土(RC)柱,传统的确定性临界斜裂缝倾角模型难以有效考虑其材料参数、几何尺寸和边界约束条件等方面不确定性因素的影响,导致计算精度有限,且离散性较大。鉴于此,本文研究建立了剪切型RC柱临界斜裂缝倾角的概率模型。首先,基于变角桁架模型理论,建立了剪切型RC柱临界裂缝倾角的确定性模型;然后,考虑主观不确定性和客观不确定性因素的影响,结合贝叶斯理论和马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)法,建立了剪切型RC柱临界斜裂缝倾角的概率模型,并推导了均值和方差的解析表达式,从而能够合理描述临界斜裂缝倾角的概率分布特性;最后,利用试验数据对比验证了该模型的有效性,并校准了现有确定性模型的置信水平,进而确定了不同置信水平下剪切型RC柱临界斜裂缝倾角的概率特征值。     

高精度单晶硅挠性摆式加速度计组件的工程化实现

针对单晶硅挠性摆式加速度计的高精度工程化应用需求,设计了加速度计组件及温控系统。针对大多数温控系统工作时的瞬时电流较大问题,设计了一种带抽头的加热片,将温控分为粗温控和精温控两个阶段,不同阶段采用不同的加热电阻。测试结果表明,设定目标温度为60℃,当外界环境温度从5℃到55℃变化时,温控系统到温时间小于15 min,控温精度小于±0.1℃,精温控时的最大电流为粗温控时的33.4%。连续15天通电实验表明,该组件的加速度计刻度系数K1稳定性小于10×10~(-6),偏值K0稳定性小于10μg,满足各类高精度、工程化的应用需求。     

光控纳米载体在药物释放中的应用

光敏感的纳米载体因其可从时间和空间上精确地控制药物的释放以实现对肿瘤的高效治疗,近年来逐渐成为生物医学领域的研究热点之一。本文综述了光敏感的纳米载体破裂从而释放出装载的药物的三种机理,主要包括：（1）光致异构化引发的纳米载体形态转变;（2）光反应引发的纳米载体降解;（3）光热引发的纳米载体破裂。本文简单介绍了这三种释放机理,例举了这三种释放机理所对应的光敏感材料,并阐述了其在药物运输、可控释放以及肿瘤治疗中的最新研究进展以及存在的问题,为光敏感纳米载体在生物体系中的应用提供参考,并对今后的发展作了展望。     

斜齿轮疲劳裂纹萌生及扩展过程全寿命研究

文章以斜齿轮为研究对象,综合考虑混合润滑状态下摩擦动力学特性对齿面应力分布的影响以及渗碳表层硬度梯度和残余应力的非均匀分布特征,以风险疲劳累积理论为基础建立了疲劳裂纹萌生寿命预估模型;考虑裂纹在晶粒内部的非线性扩展规律以及晶界处的非连续扩展特征,建立了短裂纹扩展模型;针对长裂纹扩展过程中不同阶段扩展速率的差异,建立了长裂纹扩展速率统一方程,从而完成了对齿轮接触区疲劳裂纹萌生及扩展过程全寿命的预估.计算结果表明:齿面应力分布受动载荷和润滑状态的影响显著;在残余应力作用下,有效剪切应力在渗碳表层出现多个波峰,疲劳裂纹萌生位置多点化,导致裂纹尺度有所不同,疲劳寿命存在差异,失效形式多样化.