体心立方金属钽Ⅱ型裂纹尖端缺陷萌生的多尺度分析

本文采用多尺度准连续介质法(quasi-continuum method, QC)模拟体心立方(body-centered-cubic, bcc)金属钽(Ta)Ⅱ型裂纹尖端位错的形核与发射过程,获得位错发射位置与应力强度因子关系曲线,分析裂纹尖端缺陷萌生过程,研究全位错分解以及扩展位错形成机理. 位错活动在不同阶段表现出不一致的特征,新位错的发射对于位错运动具有促进作用. 研究表明,裂纹扩展初始阶段首先萌生点缺陷,点缺陷随着加载强度增加会萌生新的点缺陷,点缺陷最终运动到边界,导致Ⅱ型断裂破坏. 在全位错发射之前有不全位错的形核与发射表明全位错的分解分步进行,从势能曲线上来看,也就是两个极小值点的形成机理不同. 关键词： 多尺度 准连续介质法 Ⅱ型裂纹 扩展位错     

面心和体心立方金属的晶格振动

本文讨论了实际固体材料的晶格振动问题，提出了实际固体材料中晶格波色散关系和偏振矢量的求法，给出了固体物理中晶格振动问题的一种新的简单的讨论方法．对单式面心和体心立方晶格的振动给出了详细的解析过程，在一些特殊晶向上，给出了晶格波的色散关系和偏振矢量的解析表达结果．     

高速钨杆弹对脆性靶体的侵彻分析

 考虑脆性材料在高速弹体的侵彻下会发生破碎这一特性,将靶体材料划分为弹性-裂纹-破碎三个响应区,利用静态空腔膨胀理论求出了空腔膨胀压力,即修正的流体动力学模型（A-T模型）中的靶体阻力R_t。分析了压剪系数对靶体阻力和靶体应力场的影响。利用A-T模型求出了钨杆弹以1.5~4.5 km/s的速度撞击靶体时的侵彻深度,并与实验结果及其他研究者的结果进行了比较。     

H_9的体心立方结构及能量计算

本文根据文献〔1〕提出的电子瞬时配对形成未饱和共价键的物理模型,利用ACQM〔2〕方法对H_(9)体心立方结构和能量进行了计算和研究。获得了这种构型的势能曲线,结果表明在r=1.55a_(0)处有一极小能量—5.10a.u.。     

体心立方多晶膜中应变能密度的各向异性分析

根据弹性理论和多晶膜的屈服强度公式，计算了附着在基体上体心立方多晶薄膜中不同取向晶粒中的应变能密度.结果表明：1）在屈服之前，对Fe和Ta两种薄膜，4个最小的应变能密度对应的晶粒取向依次为（100），（510），（410）和（511）；对Cr，Mo，Nb和V四种薄膜，4个最小的应变能密度对应的晶粒取向依次为（111），（332），（322）和（221）；对W膜，应变能密度与晶粒取向无关.2）在屈服的体心立方多晶膜中，4个最小的应变能密度对应的晶粒取向依次为（100），（111），（110）和（411）.从 关键词： 体心立方多晶薄膜 晶粒取向 应变能密度 织构     

体心立方金属W薄膜晶体取向的膜厚尺寸效应及其表面映射

体心立方W膜(110)织构系数T₁₁₀的变化存在非单调的厚度尺寸效应，这依赖于薄膜中晶粒形核和长大时表面能和应变能的相互作用，薄膜表面结构演变反映了两者的竞争过程.应用小波变换结合分形几何描述薄膜表面结构各向异性行为，用此法构建了薄膜织构系数T₁₁₀与表面结构各向异性的关系，表明薄膜晶体取向存在表面映射. 关键词： 金属薄膜 晶体取向 膜厚 表面形貌     

磁场及体各向异性对面心立方双层铁磁薄膜能带的影响

利用二次量子化方法研究了由相同面心立方结构(100)材料构成的铁磁性双层薄膜,重点讨论了磁场及体各向异性对面心立方双层铁磁薄膜能带的影响.结果表明,无论界面为铁磁性界面交换作用或反铁磁性界面交换作用,磁场及各向异性场对对称薄膜中的自旋波存在方式及整个能带形状没有影响,只是影响整个激发模的能量.磁场和各向异性常数越大,自旋波能量越高.     

垃圾焚烧烟气扩散的多尺度模拟与分析

垃圾焚烧会产生大量的二次污染,使得原本极为推崇的垃圾焚烧发电倍受质疑。本文利用CFD技术对垃圾焚烧产生的烟气通过烟囱高空扩散的规律进行数值模拟,研究在多尺度空间条件下流场和污染物分布。采用标准κ-ε湍流模型及组分输运模型,分析不同排烟高度和速度对排烟地点下风向1.4 km小区建筑群内污染物分布的影响。研究表明SO_2、二恶英等烟气污染物在小区建筑间的浓度分布随着排烟高度和速度的增加而减弱,但由于气流分布产生涡旋的影响使得建筑物背风面污染物浓度较高。本文将计算结果与正态分布假设下的高斯烟羽模型计算结果进行比较,两者有较好的一致性。     

体心立方Ta的广义面错能及在Ⅱ型裂纹尖端初始塑性研究中的应用

基于嵌入原子势考察体心立方(bcc)金属Ta的广义层错能和广义孪晶能并获得广义层错能和广义孪晶能曲线. 研究表明,bcc Ta的广义层错能曲线与面心立方金属的广义层错能曲线有明显差异,Ta的广义层错能曲线不存在明显的能量极小值,位错主要以全位错的形式发射. 不同原子厚度的广义孪晶能曲线表明4个原子层的孪晶能曲线开始出现亚稳定的能量极小值,5个原子层的孪晶能曲线出现稳定的能量极小值. 为进一步验证广义层错能和广义孪晶能曲线揭示的塑性变形机理,采用准连续介质力学多尺度方法研究Ⅱ型裂纹尖端的初始塑性变形过程. 关键词： 广义层错能 广义孪晶能 体心立方金属钽 Ⅱ型裂纹     

基于多尺度SNV-CWT特征的黑土有机质、水分、总铁及pH值估测

田间土壤属性复杂且随时间变化,快速精准地获得多种土壤理化指标数据对指导精细农业操作具有重要意义。为避免土壤水分带来的干扰,基于光谱技术的土壤成分含量预测需在土壤样本干燥的情况下进行光谱测量,然而土壤水分同样是指导农业生产的重要指标。为同时预测黑土区土壤有机质（SOM）、水分（SMC）、总铁（Fe）和pH值,提出测量湿土土壤样本的可见-近红外光谱,并采用标准正态变量变换（SNV）-连续小波变换（CWT）法分解光谱反射率,逐样本进行SNV后,以Mexh为小波基函数进行10个尺度（21,22,…,210）的分解,并与常用光谱处理方法进行对比,包括高斯滤波（GS）、一阶导数（FD）、连续统去除（CR）,数学变换等7种方法。将74个样本数据划分为两组,其中50个作为建模集,24个作为验证集。经SNV-CWT变换后,每个尺度的小波系数与每个目标变量间置信度小于0.05的波段作为随机森林（RF）预测模型的输入变量,以各尺度验证模型精度为标准确定每个预测目标的最佳分解尺度;通过计算最佳尺度小波系数与土壤成分间的皮尔森相关系数（PCC）,基于模型的相关系数（MBC）和灰色关联度（GRD）,判断各属性的特征波段,且分别以三种相关系数作为指标,以过滤式筛选法建立不同属性的RF估测模型。结果表明：与7种常用的处理方法相比,SNV-CWT分解后四种土壤成分的预测精度均有提高,SOM,SMC,Fe和pH对应的最佳分解尺度分别为7,8,1和10。在以多维特征作为输入变量的情况下,SOM与SMC的验证模型决定系数（R2）即可达到0.90和0.93。三种分析方法中以MBC计算的相关系数为波段筛选指标建立的模型精度最佳,其中SOM与SMC的R2均为0.94,且Fe（R2=0.67,Mse=0.01%,RPD=1.76）与pH（R2=0.80,Mse=0.1,RPD=2.24）的模型精度具有大幅度提高,可应用于多种土壤理化指标数据的提取与监测。     

中子预辐照损伤对钨中氢滞留行为影响机制的多尺度模拟

高温等离子体作用下的中子辐照损伤和氢氦滞留行为一直是聚变堆钨基材料面临的两个关键问题,尤其是预辐照损伤对氢氦滞留的协同作用。鉴于制约因素的复杂性和实验上的困难,相关基础问题的理论研究至关重要。我们基于发展的顺序多尺度模拟方法研究了多晶钨的中子预辐照损伤及其对低能（20 eV）氢注入下缺陷动力学演化和氢滞留分布的影响。通过定量对比有无中子预辐照的多晶钨中氢的滞留行为,我们发现中子预辐照损伤产生的稳定空位团簇作为新的氢捕获点,加剧了氢在近表面处的滞留和表面损伤,限制了其向深度的扩散,从而导致了低能氢滞留量的急剧增加。相关结果将直接为实际等离子体环境下聚变堆钨基材料的辐照损伤和氢氦效应提供理论指导与预测。     

金属互连电迁移噪声的多尺度熵复杂度分析

针对传统频域方法用于分析金属铝互连中的噪声信号的局限性,本文采用多尺度熵方法分析电迁移噪声时间序列.结果表明在电迁移早期,噪声信号较不规律,复杂度较大;随空洞成核的发生,噪声信号规律性增强,复杂度明显减小,反映出随电迁移过程的进行系统的混乱度不断减小.通过与传统表征参量的对比,证明多尺度熵能够对电迁移失效过程进行表征. 关键词： 电迁移 噪声 多尺度熵 复杂度     

基于多尺度分析的FCC金属应变率敏感性研究

 采用位错理论和分子动力学模拟研究了金属原子性质对其宏观应变率敏感性的影响。依据位错运动的Orowan关系,认为金属中位错速度对应力的依赖关系是此研究的关键,并分析提出研究金属原子性质与应变率敏感性关系的分析方法。构建了一个中等规模的二维分子动力学模型,应用此模型对单个位错在FCC金属中的运动进行模拟。综合位错理论分析和分子动力学模拟结果得出结论：影响金属应变率敏感性的原子性质是其原子量而不是其原子势。依据此结论分析得到的FCC金属应变率敏感性排序与试验结果相符。     

体心立方Fe中<100>位错环对微裂纹扩展影响的分子动力学研究

在辐照环境下,载能粒子与材料相互作用导致材料中原子移位,造成辐照损伤.其中,由辐照形成的过饱和自间隙原子团簇形成的间隙型位错环,是体心立方Fe为基的材料中常见的辐照缺陷之一,其与材料中其他缺陷之间相互作用,是导致辐照硬化、脆化、肿胀及蠕变等辐照损伤的原因之一.除此相互作用外,在材料表面或内部沿晶界、沉积相、惰性气体形成的气泡所导致的微裂纹,是诱发辐照促进应力腐蚀开裂的重要原因.因此,理解辐照条件下间隙型位错环与微裂纹之间的相互作用,是理解辐照促进应力腐蚀开裂微观机制的重要一步.在本研究中,利用分子动力学方法,模拟了原子尺度微裂纹与间隙型位错环之间的相互作用,研究了位错环与微裂纹之间的距离、相对位置及位错环尺寸对二者相互作用的影响,揭示了位错环对微裂纹是否沿滑移面扩展的影响,发现当二者的相互作用起主导作用时(如在临界水平或垂直距离之内),形成的以100为主或高密度的1/2111位错网络可以抑制微裂纹沿滑移面的扩展.当位错环尺寸发生变化时,只有当位错环位错核与微裂纹尖端相互作用时,才能抑制微裂纹沿滑移面的扩展.这些结果为进一步理解辐照应力开裂提供了新的参考.     

微腔内气体抽离的多尺度模拟与分析

基于适用于整个克努森数范围的流动理论,建立了去除惯性约束聚变实验中靶丸内空气的理论模型,并设计实验验证了此模型的可靠性。物理实验要求靶丸内空气浓度低于10×10⁻⁶,数值模拟了去除靶丸内空气的过程,重点分析了靶丸内空气浓度、压力与除气时间的关系。计算并比较了单管路一次抽气法、单管路循环抽气法与双管路流洗法三种去除靶丸内空气方法的时间成本。数值计算结果表明：单管路一次抽气法中,靶丸上的微通道的存在对去除靶丸内空气所需时间的影响不可忽略,在考虑靶丸上微通道与充气管的情况下,需要1961.77 h才能使靶丸内的空气浓度达到标准。单管路循环抽气法中,抽气次数与单次抽气程度会影响去除靶丸内空气所需总时间,在单次抽气程度值取最优的情况下,采用充三次,抽四次的方案可使达标总时间减少至1 h左右,此方案下单次充气和抽气时间分别为6 min和10 min。而采用双管路流洗法则仅需11 min便可使靶丸内空气浓度达标。     

一种新颖的非冗余图像多尺度几何分析

将小波和方向滤波器组（DFB）结合，实现了一种非冗余的图像多尺度几何分析WDFB．首先利用小波变换将图像分解为高频子带和低频子带，然后高频子带通过方向滤波进一步分解成方向子带．这一过程对低频子带迭代进行，从而提供了一种多尺度多方向的分解，它能更稀疏地表示图像．在进行方向滤波时，通过应用等效易位及错切操作，避免了复杂的树结构扩展．实验结果表明，WDFB在非线性逼近指标上优于Contourlet变换，尤其对于舍有丰富纹理的图像．例如对于512×512的Barbara图，在保持8192个重要系数时，重建图像的峰值信噪比较采用Contourlet变换时提高0．68dB．     

基于小波变换及多尺度分析的星点检测方法

为提高从包含复杂天空背景的红外图像中检测出星点目标的能力,提出了一种基于小波变换及多尺度分析的星点检测算法。在对图像进行小波变换的基础上,利用多尺度分析方法,确定图像自适应阈值,实现图像小波域的去噪,达到星点目标检测的目的。实验表明,该方法能有效地检测出红外图像中的星点目标,检测能力较普通背景预测方法提高近40%。     

体心立方金属中间隙杂质原子组态的弹性研究 Ⅰ.间隙杂质原子的位置及扩散激活能

将金属视为一各向同性的、无限大的、均匀的连续弹性介质,利用弹性偶极子的概念,计算了在体心立方金属Fe,W,Mo,Ta,Nb中,间隙杂质原子C,N,O,H在四面体及八面体位置上的位置能。计算结果表明,除了H在W,Mo,Ta,Nb中是占据四面体位置外,其余的情况都是占据八面体位置,并求得了判定间隙原子是处在四面体抑八面体位置的临界半径。后一部分计算了间隙原子在八面体位置间扩散的激活能。所得的结论都与前人的实验结果较好地接近。     

体心立方金属中间隙杂质原子组态的弹性研究——Ⅰ.间隙杂质原子的位置及扩散激活能

将金属视为一各向同性的、无限大的、均匀的连续弹性介质,利用弹性偶极子的概念,计算了在体心立方金属Fe,W,Mo,Ta,Nb中,间隙杂质原子C,N,O,H在四面体及八面体位置上的位置能。计算结果表明,除了H在W,Mo,Ta,Nb中是占据四面体位置外,其余的情况都是占据八面体位置,并求得了判定间隙原子是处在四面体抑八面体位置的临界半径。后一部分计算了间隙原子在八面体位置间扩散的激活能。所得的结论都与前人的实验结果较好地接近。