基于响应面法的直拉硅单晶生长工艺参数优化方法

在直拉法制备硅单晶的过程中,要得到优质的晶体必须建立合理的温度分布,而单晶炉内热场的分布与工艺参数的设定密切相关.其中以晶体转速、坩埚转速和拉速等三个工艺参数对热场分布的影响尤为显著.为了确定最佳热场分布下晶转、埚转及拉速的设定值,本文采用响应面算法通过方程拟合、回归分析等步骤求解这三个工艺参量与温度梯度之间的最佳函数模型,并在该模型下同时对这三个工艺参量进行优化分析,且通过仿真实验和拉晶实验表明该方法的有效性.     

四连杆膝关节假肢的动力学建模与分析

相比于单轴式膝关节,四连杆膝关节具有更好的仿生特性和运动安全性,因而在下肢假肢研究中得到广泛关注. 本研究以一款四连杆膝关节被动假肢为研究对象,主要关注足-地交互作用力以及膝关节单边接触力等强非线性因素对下肢假肢步态的影响. 为此,采用 Kelvin-Voigt 模型和库伦模型描述足-地接触力和摩擦力,并采用 Kelvin-Voigt 模型描述膝关节单边接触力,从而基于第一类拉格朗日方程建立假肢动力学模型. 本研究以步态实验测得的髋关节运动数据为模型的驱动信号,针对假肢的步态特征进行了数值分析. 计算结果显示,当膝关节液压阻尼器的刚度较小时,强非线性作用力会使假肢产生显著的亚谐波响应,进而导致步态周期失谐. 进一步研究发现,提胯行为能够避免步态周期失谐,这也为残疾人行走时的提胯等代偿行为提供了一种新的力学解释. 为了评价假肢步态与健康人实测步态的一致性,本研究进一步定义了步态相关系数并分析了膝关节液压阻尼器刚度、阻尼参数对相关系数的影响. 结果表明,通过合理的刚度、阻尼参数设计,两者步态的相关系数可达到 0.9 以上,这为四连杆膝关节被动假肢进一步优化提供了理论支撑.      

改进型单晶炉提拉系统偏心平衡研究

随着光伏行业的快速发展, 对硅单晶的品质和长晶装备的稳定性的要求也不断提高。直拉法是生产硅单晶的主要方法,通过提高单晶炉副室的高度以扩大单晶硅的生产规模。由于副室高度的大幅增加,且单晶炉提拉头质心相对于旋转轴心有一定距离,对单晶炉整体稳定性有较大影响,从而降低了单晶硅的生产质量。针对此问题,对单晶炉建立可靠的力学分析模型,采用数值仿真方法,对单晶炉整体进行动力学响应分析,计算得到副室高度增加后的单晶炉工作时中钨丝绳下端晶棒的运动规律以及最大摆动幅度,为改进设计提供依据。数值仿真分析表明提高单晶炉副室高度后,提拉头较大的质心偏心是单晶炉提拉系统发生摆动的主要原因。在此基础上提出在提拉头上添加质心调节装置,通过控制系统调节可保证提拉头质心位置在旋转轴线上以降低提拉系统的摆动。     

QEPAS系统中石英音叉模态仿真计算与研究

对石英音叉增强型光声光谱(QEPAS)系统中常用的石英音叉进行了有限元模态计算，获得石英音叉前6阶振型与模态频率，认知了第4阶对称摆动振型为有效振动，利用单因素法分析了石英音叉的音臂长度l₁、音臂宽度w₁、音臂厚度t、音臂切角θ、音臂圆孔直径d及音臂圆孔高度h对低阶有效共振频率(Fre)的影响，敏感度依次为： l₁> w₁>d>θ>t>h，考虑实际设计情形，筛选出了l₁，w₁，d与h四个石英音叉设计变量，采用Box-Behnken实验设计方案与RSM(response surface methodology)方法，以Fre为函数目标，建立l₁，w₁，d与h的二次回归响应面模型，得到了参数之间的交互作用，利用Design-Expert软件对响应面模型进行设计参数反求，结果表明，在15 000 Hz≤Fre≤25 000 Hz计算区域内误差较小，基本满足QEPAS系统的计算需求，所提出的研究与设计方法具有一定通用性，可为QEPAS系统中石英音叉结构参数设计提供参考。     

高Tc超导体细圆柱样品线性交流响应

本讨论了高Ｔｃ超导体细圆柱情形线性交流响应，给出了交流磁化率χ的表达式，并且得到了磁化率虚部χ″峰值时所满足的方程。     

激光光源粒子计数器响应曲线对粒子折射率敏感度及多值性的分析

采用激光作光源的光学粒子计数器(L_OPC)克服了白炽灯作光源时使用寿命短、发光强度不稳定、需要经常标定的缺点,但激光波长的单一也带来了一些问题,如响应曲线对折射率敏感度的变化和多值性等问题。利用Mie散射理论,通过数值模拟实验,对L_OPC的这些问题进行了分析,提出了L_OPC实验样机的设计参数。     

脉冲中子探测系统的中子灵敏度能量响应

为了获得脉冲中子探测系统的中子灵敏度能量响应，编制了适合裂变中子测量探测系统灵敏度能响的一系列专用程序，研究了相应的实验标定技术，采用理论计算和实验验证相结合的方法，对几套探测系统中子灵敏度能量响应进行了研究，初步解决了标定需要的“单能、脉冲、高强度、多个不同能量的中子源”问题，使不确定度大大提高，满足了测量的要求。     

正交各向异性矩形板受迫振动的三维分析

从正交各向异性三维弹性动力学的控制方程出发，在求得四边简支矩形板自由振动频率和位移振型的基础上，构造了受迫振动的位移函数；利用自由振动位移振型的正交性，将控制方程的空间变量和时间变量分离，得到了广义质量、广义力和频率表示的关于时间的2阶常微分方程，从而得到了正交各向异性弹性矩形板在受迫振动下的位移场和应力场．给出了本文方法与薄板理论的算例．     

Spatial Characteristics of Head-Related Transfer Function

The spatial characteristics of head-related transfer functions (HRTFs) are studied by a spatial Fourier analysis.A law of the HRTF spatial sampling in different elevation planes is obtained, and the corresponding spatial interpolating method used to recover the continuous HRTF is proposed. The method is valid, for the average error between the measured and interpolated HRTFs in the horizontal plane is about 0.5%. These results provide guidance for the discrete spatial measurement of HRTFs.     

用于强磁场的快响应真空规的研制进展

研制了能在强磁场、强干扰环境下工作的快响应真空电离规(快规),用于对HL 2A装置偏滤器室和等离子体附近的中性粒子密度和通量进行原位测量。介绍了快规的结构、工作原理、设计要点以及实验结果。在无磁场的情况下,快规对气体压强的测量范围为6.4×10-6～0.15Pa,在1×10-5～0.15Pa范围内,快规收集极离子流与发射电子流之比与气压保持良好线性关系;在0 15T的磁场下,快规的规管常数未发生显著变化,在规管对称轴与磁力线的夹角小于15o时,规管常数的变化小于10%。