基于广义应变梯度理论的纳米梁挠曲电效应研究

挠曲电效应是应变梯度与电极化的耦合，它存在于所有的电介质材料中。在纳米电介质结构的挠曲电效应研究中，应变梯度弹性对挠曲电响应的影响一直以来被低估甚至被忽略了。根据广义应变梯度理论，应变梯度弹性中独立的尺度参数只有三个，而文献中所采用的一个或两个尺度参数的应变梯度理论只是它的简化形式。基于该理论，论文建立了考虑广义应变梯度弹性的三维电介质结构的理论模型，并以一维纳米梁为例研究了其弯曲问题的挠曲电响应及其能量俘获特性。结果表明，纳米梁的挠曲电响应存在尺寸效应，并且弹性应变梯度会影响结构挠曲电的尺寸效应，特别是当结构的特征尺寸低于尺度参数时。论文的工作为更进一步理解纳米尺度下的挠曲电机理和能量俘获特性提供理论基础和设计依据。     

轴承自供能监测的径向电磁式能量俘获建模与实验研究

无线网络和低功耗微电子技术的进步推动着设备健康监测技术的网联化和智能化发展。轴承作为旋转设备的关键部件，对国防、轨道交通、风电等重大装备的健康状态起到了非常重要的作用，实现轴承状态监测的微型化和自供能是装备智能化的重要技术基础。本文针对于轴承无线传感器网络的供能问题，提出了一种用于轴承自供能监测的径向电磁式旋转能量俘获建模方法，并通过引入环形Halbach永磁阵列增强了线圈中的磁场强度，提高了能量俘获系统的输出性能。基于磁荷理论和空间坐标变换给出了环形Halbach永磁阵列的径向磁场计算方法，进而利用电磁感应原理建立了电磁式旋转能量俘获系统的输出电压模型，仿真分析了不同参数对系统输出电压的影响。有限元仿真和不同转速下的实验结果验证了所建立模型预测输出电压的准确性，同时功率测试实验表明设计的俘能系统在1000rpm转速下可实现81.2mW的输出功率。     

惯容器非线性减振与能量采集一体化模型动力学分析

为了解决航天工程中减振和能源供应的问题，构建了一种应用于航天工程的整星减振和能量采集一体化装置，设计并考察了一种基于非线性能量汇(nonlinear energy sink, NES)的新型非线性减振装置，通过以惯容器(inerter)替代传统的惯性元件以减少负载质量，并在该装置中整合了基于超磁致伸缩材料(giant magnetostrictive material, GMM)的能量采集器.在整星减振的实际背景下对其进行了建模、仿真和分析，同时通过数值计算，考察分析了能量采集器采集振动能量的效果，研究结果表明，在合理选择的参数下，该NES-inerter-GMM(NES-I-GMM)装置能够很好地起到减振作用，同时收集一定的振动能量.     

基于热成像仪从能量视角辨观化学反应*

“能量”是学生认识化学变化的重要维度,本实验借助手持红外热成像仪“看到”化学反应中的能量变化。在实验中通过拍摄等量的不同酸溶液与氢氧化钠溶液混合反应时的热成像图,从“温度”高低间接反映出热量变化,从宏观的能量变化建立模型,推理微观的成键、断键等过程,探究酸碱中和反应过程的放热以及弱酸电离过程的吸热,并培养学生的证据推理能力和科学探究意识。     

组合发电仪的制作

仪器应用生活中常见的材料,仅仅围绕物理学科知识,通过巧妙设计,组装出一系列发电机。旨在让学生明白各种发电机的工作原理,以及能量之间是如何相互转化的,培养学生节约能源,保护环境利用清洁能源的意识。此外本仪器制作简单,便于学生亲手制作,锻炼动手能力的同时,又可提高学习兴趣。     

用类比法引入电磁能量

在大学物理教学中，通过类比法定义电容与电感系数，基于电势差与功之间的关系引入电场能量和磁场能量的表示，从而给出静电场与静磁场能量密度的表达式。     

福建物构所在锂离子电池正极材料研究获新进展

<正>兼具高容量和高倍率特性的正极材料是国际锂离子电池材料研究的热点,是满足未来移动电子设备及动力汽车产业对锂离子电池能量密度和功率密度要求的关键材料。迄今为止,所有报道的锂离子电池正极材料都难以同时兼具高容量和高倍率两个特性。在科技部973计划、国家自然科学基金项目的支持下,福建物构所中科院光电材料化学与物理重点实验室李莉萍研究小组通过结构设计和合成方法创新,利用溶剂热合成前驱体的方法并结合高温烧结方法,成功     

基于能量法的载流单层碳纳米管振动特性研究

以非局部弹性理论为基础,考虑了碳纳米管的小尺度效应;采用欧拉-伯努利梁模型,基于能量法给出了载流单层碳纳米管的振动频率近似解;并通过具体算例,应用振动频率近似解公式求解了悬臂单层纳米管的频率值,进而研究了管内流体流速、碳纳米管小尺度参数对悬臂梁一阶振动频率及振型的影响,并将得到的结论与已有文献的结果进行比较,证明了振动频率近似解的正确性。     

统计能量分析中参数不确定性分析

统计能量分析方法是计算结构高频振动噪声的有效方法之一，内损耗因子和耦合损耗因子是其中重要的参数但不易测量，测量误差通常比较大，导致计算得到的子系统振动能量和真实值之间存在偏差.为解决上述问题，该文采用了4种不同的区间分析方法:区间矩阵摄动法、基于区间变量特性法、仿射算法和仿射逆矩阵法，从理论上计算了统计能量分析子系统的振动能量区间，该区间结果充分考虑了内损耗因子和耦合损耗因子的测量误差对计算结果的影响，对传统的统计能量分析理论进行了完善.然后，通过算例比较了每种方法所求子系统总能量区间的优劣.     

基于能量变化的微尺度金属应变突变准则研究

微尺度金属在塑性变形过程中呈现出显著的应变突变特性。本文以力加载条件下单晶Ni微米柱体和位移加载下Au纳米柱体为对象，探讨应变突变的判定准则与不同特征阶段的判别条件。首先从经典塑性理论Hill稳定性条件出发，分析微柱体变形过程中的动能变化，提出了应变突变发生与结束的判定准则。进一步分析柱体变形过程中的内能变化，结合动能变化的分析结果，给出了微尺度金属不同变形阶段的判别条件。通过与文献中实验与理论结果对比发现，基于动能变化的应变突变判定准则能够判断应变突变的发生与结束，基于能量变化的判别条件可以有效区分微柱体的不同变形阶段。最后对新理论准则的可靠性与适用性进行了讨论。