基于高斯原理的Cosserat弹性杆动力学模型

在动力学普遍原理中, 高斯最小拘束原理的特点是可通过寻求函数极值的变分方法直接得出运动规律, 而无须建立动力学微分方程. Kirchhoff动力学比拟方法以刚性截面的姿态表述弹性细杆的几何形态, 并发展为以弧坐标s和时间t为自变量的弹性杆分析力学. 由于截面姿态的局部微小改变沿弧坐标的积累不受限制, Kirchhoff模型适合描述弹性杆的超大变形. Cosserat弹性杆模型考虑了Kirchhoff模型忽略的截面剪切变形、中心线伸缩变形和分布力等因素, 是更符合实际弹性杆的动力学模型. 建立了基于高斯原理的Cosserat弹性杆的分析力学模型, 导出拘束函数的普遍形式, 以平面运动为例进行讨论. 关于弹性杆空间不可自相侵占的特殊问题, 给出相应的约束条件对可能运动施加限制, 以避免自相侵占情况发生.     

具有复杂界面的三维弹性液滴动力学模拟

具有复杂界面特性(如界面弹性、界面抗弯特性等)的弹性液滴(如血液细胞)的动力学行为对理解血流等液滴群流动极其重要。本文采用界面追踪法(Front tracking method)捕捉界面演变,界面有限元考虑界面弹性和抗弯特性,有限差分法求解控制方程,发展了研究复杂界面液滴动力学的直接数值模拟方法。通过模拟球形弹性液滴的变形运动验证了该方法的准确性,进而研究了线性剪切流场中弹性液滴的坦克履带式、摇摆式和翻滚式运动。     

弹性管中泡群内气泡的非线性声响应

将弹性管壁视为膜弹性结构,得到了管径较大弹性管中泡群内气泡弱非线性振动的动力学模型.利用逐级近似法对气泡的非线性共振频率、基频振动响应特性进行了理论分析.结果表明:气泡共振频率主要受泡群内气泡间相互作用的影响;气泡的非线性共振频率将发生偏移,其偏移量取决于共振响应振幅;气泡的声响应区存在最大频率值;在声响应的高频率区内声响应幅值有多值性.     

抗磁悬浮振动能量采集器动力学响应的仿真分析

分析了微型抗磁悬浮振动能量采集器中悬浮磁体的受力特性,发现了能量采集器的单稳态和双稳态现象,研究了能量采集器在不同工作状态下该两种稳态类型时的动力学响应特性.当能量采集器处于非工作的单稳态状态时,其动力学响应是在线性系统的基础上加入非线性扰动、幅频响应曲线向右偏转;热解石墨板间距越大,非线性扰动越强烈,右偏现象则越显著.当能量采集器处于非工作的双稳态状态时,其动力学响应比较复杂,出现倍周期、4倍周期以及混沌等非线性系统特有的现象.当能量采集器处于工作状态的双稳态状态时,其振动频率和外界激励频率保持一致,进行周期振动.该研究对抗磁悬浮振动能量采集器的结构设计具有重要的参考价值,为提高能量采集器的响应特性和输出性能提供了理论指导.     

超细长弹性杆动力学的Gauss原理

研究基于Gauss 变分的超细长弹性杆动力学建模的分析力学方法.分别在弧坐标和时间的广义加速度空间定义虚位移,给出了非完整约束加在虚位移上的限制方程;建立了弹性杆动力学的Gauss原理,由此导出Kirchhoff方程、Lagrange方程、Nielsen方程以及Appell方程;对于受有非完整约束的弹性杆,导出了带乘子的Lagrange方程;建立了弹性杆截面动力学的Gauss最小拘束原理并说明其物理意义. 关键词： 超细长弹性杆动力学 分析力学 Gauss变分 最小拘束原理     

Cosserat弹性杆动力学普遍定理的守恒量问题

根据Cosserat弹性杆的动力学普遍定理,讨论其守恒量问题. 因弹性杆的动力学方程是以截面为对象,并且是以弧坐标和时间为双自变量,其守恒量必定是以积分的形式给出,分别存在关于弧坐标或时间守恒的问题. 根据弹性杆的动量和动量矩方程,导出其动量守恒和动量矩守恒的存在条件及其表达,并讨论了关于沿中心线弧坐标的守恒问题;再分别根据弹性杆关于时间和弧坐标的能量方程导出了各自的关于时间和弧坐标的守恒量存在条件及其表达, 结果包括了弹性杆的机械能守恒以及平衡时的应变能积分;守恒问题给出了例子. 积分形式的守恒量对于弹性杆动力学的理论分析和数值计算都具有实际意义. 关键词： 守恒量 Cosserat弹性杆 动力学普遍定理 双自变量     

大规模宽频弹性动力学分析的快速定向压缩边界元法

发展一种大规模宽频弹性动力学分析的快速定向压缩边界元法.证明弹性动力学核函数具有定向低秩特性，为采用快速定向压缩算法提供理论基础.根据S波的波数，将节点之间的相互作用划分为低频相互作用和高频相互作用，并将后者进一步划分为与多个楔形区.在楔形区上，可以采用核函数的定向低秩特性进行快速计算.低频相互作用与核无关快速多极边界元法中计算方法相同，不同方向楔形区上的变换矩阵可以采用坐标系旋转的方法进行快速计算.可对任意频率进行快速谐响应分析.数值算例表明：该方法可以将宽频弹性动力学问题计算复杂度降低到O（N log^αN）.与卷积求积边界元法相结合，也可以应用于弹性动力学瞬态分析.     

精确Cosserat弹性杆动力学的分析力学方法

以脱氧核糖核酸和工程中的细长结构为背景, 大变形大范围运动的弹性杆动力学受到关注. 将分析力学方法运用到精确Cosserat弹性杆动力学, 旨在为前者拓展新的应用领域, 为后者提供新的研究方法. 基于平面截面假定, 在弯扭基础上再计及拉压和剪切变形形成精确Cosserat弹性杆模型. 用刚体运动的概念描述弹性杆的变形, 导出弹性杆变形和运动的几何关系; 在定义截面虚位移及其变分法则的基础上, 建立用矢量表达的d’Alembert-Lagrange原理, 在线性本构关系下化作分析力学形式, 并导出Lagrange方程和Nielsen方程, 定义正则变量后化作Hamilton正则方程; 对于只在端部受力的弹性杆静力学, 导出了将守恒量预先嵌入的Lagrange方程, 并讨论了其首次积分. 从弹性杆的d’Alembert-Lagrange原理导出积分变分原理, 在线性本构关系下化作Hamilton原理. 形成的分析力学方法使弹性杆的全部动力学方程具有统一的形式, 为弹性杆动力学的对称性和守恒量的研究及其数值计算铺平道路. 关键词： 精确Cosserat弹性杆 分析动力学方法 变分原理 Lagrange方程     

光谱分析中干扰物对空白、检出限影响的研究

本文以大量实验数据为依据，用理论和实验结合的方式，归纳、论证了干扰物对空白、检出限的影响。     

冲击压缩下Z-切石英的弹性响应特性和折射率

利用平面对称碰撞和“原位”测量实验方法,对Z-切石英的弹性响应特性和窗口光学特性进行了研究.结果表明,在至少10 GPa内,Z-切石英为弹性单波响应,且透光性良好,可作为速度剖面测试系统的光学窗口.10 GPa内Z-切石英的冲击波速度和粒子速度之间满足线性关系.1550 nm入射光条件下,其窗口速度修正采用指数形式较为精确,线性修正仅适用于特定范围;而折射率随密度的变化关系则可采用线性函数进行较好描述.以上结果为Z-切石英应用于基于1550 nm光源激光干涉测速系统的光学窗口提供了依据. 关键词： Z-切石英')" href="#">Z-切石英 速度修正 折射率 弹性响应     

载波相位对超短正弦高斯脉冲的影响

在时间域中研究了载波相位对超短正弦高斯脉冲的影响.给出了超短正弦高斯脉冲的脉冲能量和时间重心的解析表达式和数值模拟结果.结果表明载波相位和正弦函数的参数对超短正弦高斯脉冲的脉冲能量和时间重心有很大的影响.当载波相位等于nπ和2n+1π/2时,超短正弦高斯脉冲的脉冲能量分别达到最小和最大值;当载波相位等于2n+1π/4时,载波相位对超短正弦高斯脉冲的脉冲能量没有影响.当载波相位等于4n+3π/4和4n+1π/4时,超短正弦高斯脉冲的时间重心分别达到最小和最大值;当载波相位等于nπ/2时,超短正弦高斯脉冲的时间重心不发生变化.     

Microwave Photonic Link with Carrier Suppression for Increased Dynamic Range

Theoretical analysis and experimental investigation of microwave photonic links with bias-shifted Mach-Zehnder modulators are presented. An optical amplifier is used to increase link gain and reduce noise figure. The combination of modulator bias shift away from quadrature and optical amplification reduces the link noise figure by more than 15 dB. For modulation frequencies from 2 to 18 GHz, the third-order limited spurious-free dynamic range (SFDR3) of these links is greater than 120 dB, normalized to a 1-Hz bandwidth. Conventional links based on Mach-Zehnder modulators are limited to SFDR3 values of approximately 110 dB, normalized to a 1-Hz bandwidth. This level of performance is achieved without electronic or optical linearization.     

动态弹性模量测量中的谐振频率分析

针对动态弹性模量实验中多个频率处出现共振峰且峰值较大,通过实验进行了分析。当出现共振峰时,先让波形稳定1～2min,再用一塑料夹子分别夹紧试样与支撑片。观察两种情况下,哪一种情况共振峰减小的程度大。结果表明,最小的共振频率并非试样的振动基频。较大的共振频率为试样的高次谐振频率。     

Propagation of Elastic Waves in Dynamically Self-Similar Structures (Dynamic Fractals)

Acoustical Physics - The concept of a dynamically self-similar structure (dynamic fractal) is introduced, consisting in the similarity of the dynamic parameters of the cell generatrices. Elastic...     

载流子分布对GaN基LED频率特性的影响

分别在直流偏置和交流偏置下,对大功率GaN基LED的电学和光学特性进行了研究。结果显示,通过改变靠近p型层的量子垒（也就是最后一个量子垒）中的In组分可以调控有源区中的载流子分布。有源区内积累的电子会引起负电容效应。而通过降低有源区量子垒的势垒高度,可以改善LED中载流子传输特性,并实现载流子复合速率及通信调制带宽20%的提高。这个工作将有助于理解GaN基LED中载流子分布对频率特性的影响,并为设计适用于可见光通信的大功率高速LED奠定基础。     

Influence of Fe Contamination on the Minority Carrier Lifetime of Multi-crystalline Silicon

We investigate the influence of Fe contamination on the minority carrier lifetimes of multi-crystalline silicon. The minority carrier lifetime is measured by the microwave photoconductive decay method. The original bulk lifetime is about 30μs after passivation with iodine solution. After intentional Fe contamination, the bulk lifetime declines with increasing temperature. Fast cooling in air conduces to the formation of more interstitial Fe （[Fe]i）. Slow cooling through the control of the furnace temperature limits the formation of more [Fe]i, but leads to the formation of precipitation. The data support the idea that the minority carrier lifetime in multi-crystalline silicon mainly depends on the distribution of Fe but not the total amount. A favorite effect of [Fe]i gettering is discovered after conventional phosphorus diffusion, and the [Fe]i concentration remaining in the silicon wafer is acceptable for solar cell applications.     

循环爆炸作用下地下洞室的动态响应及损伤累积

为研究循环爆炸对地下洞室的影响,基于相似模型试验,采用通用有限元软件ABAQUS对比研究了洞室拱顶高水平单次爆炸和低水平10次循环爆炸作用下地下洞室围岩的应力波衰减规律、损伤累积规律及洞壁位移和环向应变分布特征。结果表明:循环爆炸中,洞室围岩的应力波衰减速度随着爆炸次数的增加先减小后增大。单次爆炸中,洞壁环向峰值应变从拱顶至直墙脚由拉应变转为压应变;循环爆炸中,随着爆炸次数的增加,拱顶环向峰值应变由压应变转为拉应变。爆炸荷载总水平相同时,低水平循环爆炸中洞室围岩的损伤面积和程度比高水平单次爆炸大。循环爆炸中,围岩的损伤累积呈现不可逆的逐级增加趋势,且累积损伤和爆炸次数之间呈明显的非线性关系。     

基于动态载波AM算法参量阵的DSP设计与实现

为了解决普通AM参量阵产生的解调信号质量差、效率低等问题,设计了一个动态载波AM算法。以此算法为基础设计了一个DSP处理平台,并在此平台上实现了参量阵系统。经过系统硬件和软件两方面的优化设计,保证了算法运行的实时性和稳定性。最后,使用500Hz、800Hz和1100Hz的合成波作为测试信号,测试了系统输出的波形和参量阵前方5米处的频谱。对比测得的波形和理论波形,验证了此系统能够可靠地运行。对比普通AM和动态载波AM参量阵输出信号的频谱图,验证了动态载波AM参量阵能输出更好信噪比和能量更高的解调信号。     

弹性光网络中基于效用的公平性感知动态频谱分配方案(英文)

针对弹性光网络中不同粒度业务之间的服务公平性问题,提出了公平性感知的动态频谱分配算法.通过引入一个新的效用函数,使得进行频谱分配时不仅考虑不同粒度业务间的服务公平性,而且还兼顾网络整体的频谱资源利用率,从而大大缓解了网络整体阻塞性能损伤.仿真结果表明,在动态网络环境下,该方案可以极大地提高弹性光网络中不同粒度业务之间的服务公平性,并且没有明显的阻塞性能恶化.     

Elastic AlignedSENSE for Dynamic MR Reconstruction: A Proof of Concept in Cardiac Cine

Numerous methods in the extensive literature on magnetic resonance imaging (MRI) reconstruction exploit temporal redundancy to accelerate cardiac cine. Some of them include motion compensation, which involves high computational costs and long runtimes. In this work, we proposed a method—elastic alignedSENSE (EAS)—for the direct reconstruction of a motion-free image plus a set of nonrigid deformations to reconstruct a 2D cardiac sequence. The feasibility of the proposed approach was tested in 2D Cartesian and golden radial multi-coil breath-hold cardiac cine acquisitions. The proposed approach was compared against parallel imaging compressed sense (sPICS) and group-wise motion corrected compressed sense (GWCS) reconstructions. EAS provides better results on objective measures with considerable less runtime when an acceleration factor is higher than 10×. Subjective assessment of an expert, however, invited proposing the combination of EAS and GWCS as a preferable alternative to GWCS or EAS in isolation.