复合纤维增强混凝土阻尼测试装置开发与试验研究

纤维与聚合物的掺入可以明显改善混凝土材料的阻尼性能。本文首先给出了正弦交变激励下粘弹性材料三点弯曲梁阻尼特性关系,其次首次自主开发了大尺寸材料的阻尼性能测试装置,然后利用开发的装置在频率(0.5~2.0Hz)条件下测定了6种不同配比复合纤维增强阻尼混凝土的损耗因子与储存模量,最后对纤维的阻尼增强机理进行了初步探讨。试验结果表明:复合纤维增强阻尼混凝土与素混凝土相比,提高了混凝土的损耗因子80%~200%。主要原因是聚合物分子在外力作用下的内耗增加了普通混凝土的阻尼能力,而纤维的阻尼增强机理在于纤维的掺入增加了纤维与水泥基材的界面摩擦力。     

基于Volterra积分方程Taylor展开的卷积型非粘滞阻尼系统响应的时程分析方法

考虑一个具有卷积型非粘滞阻尼特性的多自由度系统响应的时程分析问题。非粘滞阻尼模型假设阻尼力与质点速度的时间历程相关,数学表达式为阻尼力等于质点速度与某一核函数的卷积,该模型为常用的粘滞阻尼模型的一般化形式。以一种在特定区间内求解第二类Volterra方程的Taylor展开法为基础,对所分析时段中各时间点的响应函数逐步作Taylor展开,代入卷积核来消去运动方程的积分项,通过求解推导出的时变线性方程组完成对卷积型阻尼模型系统的时程响应分析。数值算例验证了该方法的有效性。该方法增大时间步长可以大幅减少计算量,计算精度有所下降。     

基于BiFeO_3/ITO复合膜表面钝化的黑硅太阳电池性能研究

采用金属银辅助化学刻蚀法在制绒的硅片表面刻蚀纳米孔形成微纳米双层结构,以期获得高吸收率的太阳能电池用黑硅材料.鉴于微纳米结构会在晶硅表面引入大量的载流子复合中心,利用磁控溅射技术在黑硅太阳电池表面制备了BiFeO_3/ITO复合膜,并对其表面性能和优化效果进行了探索.实验制备的具有微纳米双层结构的黑硅纳米线长约180—320 nm,在300—1000 nm波长范围内入射光反射率均在5%以下.沉积BiFeO_3/ITO复合薄膜后的黑硅太阳能电池反射率略有提高,但仍然具有较强的光吸收性能;采用BiFeO_3/ITO复合膜的黑硅太阳能电池开路电压和短路电流密度分别由最初的0.61 V和28.42 mA/cm~2提升至0.68 V和34.57 mA/cm~2,相应电池的光电转化效率由13.3%上升至16.8%.电池综合性能的改善主要是因为沉积BiFeO_3/ITO复合膜提高了电池光生载流子的有效分离,从而增强了黑硅太阳电池短波区域的光谱响应,表明具有自发极化性能的BiFeO_3薄膜对黑硅太阳能电池的表面性能可起到较好的优化作用.     

超声速钝体逆向喷流减阻的数值模拟研究

为研究逆向喷流技术对超声速钝体减阻的影响,采用标准k-ε湍流模型,通过求解二维Navier-Stokes方程对超声速球头体逆向冷喷流流场进行了数值模拟,并着重分析了喷口总压、喷口尺寸对流场模态和减阻效果的影响。计算结果显示:随着喷流总压的变化,流场可出现两种流动模态,即长射流穿透模态和短射流穿透模态;喷流能使球头体受到的阻力明显减小;存在最大减阻临界喷流总压值(在所研究参数范围内最大减阻可达51.1%);在其它喷流物理参数不变时,随着喷口尺寸的增大,同一流动模态下的减阻效果下降。本文的研究对超声速钝体减阻技术在工程上的应用具有一定的参考价值。     

透镜检测中复合自动对焦技术的研究及应用

针对光学透镜参数测量系统中的对焦问题,设计了一种粗精结合的复合自动对焦方案.在粗对焦过程中,选用全局图像的方差函数作为清晰度评价函数,用均值比较的爬山法实现焦面搜索,并用三点法判断初始对焦方向.在精对焦过程中,利用基于数学形态学的条件膨胀算法和形状因子提取目标图像,并以日标图像区域内的Brenner函数作为清晰度评价函...     

钒电池电解液体积变化规律研究

研究了钒电池在使用阳离子交换膜稳定运行过程中电解液体积的变化情况,分析了影响因素,并总结了变化规律.离子的电迁移使电解液体积随充放电容量的变化线性改变,充电过程正极电解液体积线性减小,负极电解液体积线性增大;放电过程反之.多次充放电循环过程中,钒离子的净渗透方向是由负极到正极,水的净变化方向与钒离子相同,最终使得多次循...     

基于公平优先原则的多受灾点应急资源配置算法

为了解决多受灾点应急资源配置过程中出现的分配不均和资源竞争问题，本文建立一种以双层决策方法为基础的多受灾点应急资源配置模型，使应急资源配置过程兼顾及时性与公平性，从而确保各受灾点均能尽早开展应急工作。但采用遍历搜索策略对双层规划模型求解存在时间复杂度高的问题，本文依据应急出救的就近原则，提出一种多受灾点一多出救点应急资源配置动态优选策略，能够快速求取双层应急资源配置模型的全局最优解。最后，通过详细的算例分析证实算法的有效性。     

强迫谐振动下连续体结构拓扑优化

应用结构拓扑优化ICM(独立连续映射)方法,对强迫谐振动下结构拓扑优化问题建立了以重量极小为目标,位移幅值为约束的优化模型.位移幅值采用一阶泰勒展式近似,由于拓扑优化中设计变量数目通常很多,对强迫谐振动位移幅值的敏度分析推导了伴随法公式,使得一次敏度分析可以计算出对所有设计变量的偏导数,克服了采用直接法敏度分析中一次只能计算出对一个设计变量的偏导数的不足.算例表明用伴随法分析敏度在结构拓扑优化中可以大幅提高计算效率,ICM方法采用独立于截面及形状参数的拓扑优化设计变量更清晰地反映了拓扑优化的本质.     

单层平面索网幕墙结构的几何非线性问题研究

单层平面索网支承式玻璃幕墙结构是近年来在国内外应用较为广泛的一种新型幕墙结构形式,由于单层平面索网不具有负高斯曲面形式,结构在平面外方向的刚度偏柔,表现出较明显的几何非线性特征.本文采用连续化方法建立了单层平面索网结构考虑几何非线性影响的静力平衡方程和振动方程,得到了结构刚度的解析表达式,并采用谐波平衡法求得非线性频率的简化解析表达式,以此为基础研究了单层平面索网结构的静力非线性和动力非线性问题.研究结果表明:结构的非线性和结构的初始位置密切相关;结构的非线性频率主要取决于索的初始应变、结构振动幅值与跨度的比值,几何非线性对于结构动力性能的影响要小于对结构静力性能的影响;本文得到的结构在地震荷载和平均风荷载作用下的非线性振动方程和非线性频率为结构在地震荷载和脉动风荷载作用下动力响应的求解奠定了基础.     

广义线性系统基于PI观测器鲁棒极点配置分离原理

对广义线性系统提出了基于全维比例-积分观测器的控制系统设计的鲁棒极点配置分离原理.基于矩阵灵敏度理论证明了如下事实：与状态反馈系统相同的闭环系统极点具有和状态反馈系统极点相同的极点灵敏度,与观测器系统相同的闭环系统.极点具有和观测器系统极点相同的极点灵敏度.于是基于全维PI观测器的状态反馈控制器的具有最小灵敏度的鲁棒极点配置可以通过求解两个分开的鲁棒状态反馈极点配置问题实现.