液滴冲击无限大液面过程的边界元模拟

液滴冲击液面现象在自然界和工农业生产中极其普遍,如雨滴冲击水体表面、喷淋冷却及高温液滴破碎等。本文采用理想小可压缩势流模型,利用边界元方法对液滴冲击同种液体的无限大液面现象做了数值模拟研究,同时考虑到了重力和表面张力的影响。本义所采用的边界元方程在计算过程中可以忽略其弱奇异性。     

冲击环境下MEMS器件的弹性限位块设计（英）

采用限位块可以提高MEMS器件的抗冲击性能,但由于冲击环境中MEMS结构与限位块的碰撞过程可能产生较大的瞬间冲击以致器件失效,用弹性限位块可以有效解决上述问题,但是其防护效果会受到限位参数的影响。为了得到限位块最佳设计参数,首先建立了MEMS器件的冲击动力学模型,提取了影响MEMS器件冲击响应的因素,进而分析了限位块弹性系数、限位距对冲击响应的影响;最后提出了限位块的设计方法并给出了最终设计结果。结果表明：设计弹性限位块需要兼顾限位效果和缓冲性能,同时减小限位距也可显著提高微器件抗冲击性能。     

冲击环境下MEMS器件的弹性限位块设计（英文）北大核心CSCD

采用限位块可以提高MEMS器件的抗冲击性能,但由于冲击环境中MEMS结构与限位块的碰撞过程可能产生较大的瞬间冲击以致器件失效,用弹性限位块可以有效解决上述问题,但是其防护效果会受到限位参数的影响。为了得到限位块最佳设计参数,首先建立了MEMS器件的冲击动力学模型,提取了影响MEMS器件冲击响应的因素,进而分析了限位块弹性系数、限位距对冲击响应的影响;最后提出了限位块的设计方法并给出了最终设计结果。结果表明:设计弹性限位块需要兼顾限位效果和缓冲性能,同时减小限位距也可显著提高微器件抗冲击性能。     

HDPE、PC在冲击压缩下的表面化学变化

 对冲击高压作用下的HDPE、PC表面作ESCA、FT-IR分析,发现样片表面氧碳原子数比分别高达0.195∶1和0.266∶1,含氧基团明显增多。认为冲击作用造成的瞬间高温高压是材料发生化学反应的直接原因。在引起脱氢、炭化等反应的同时,分子链上生成大量具有反应活性的不饱和碳原子与自由基,并与空气中的氧就地反应,形成对样品表面材料的接枝或取代。     

冲击环境下MEMS器件的弹性限位块设计（英文）

采用限位块可以提高MEMS器件的抗冲击性能,但由于冲击环境中MEMS结构与限位块的碰撞过程可能产生较大的瞬间冲击以致器件失效,用弹性限位块可以有效解决上述问题,但是其防护效果会受到限位参数的影响。为了得到限位块最佳设计参数,首先建立了MEMS器件的冲击动力学模型,提取了影响MEMS器件冲击响应的因素,进而分析了限位块弹性系数、限位距对冲击响应的影响;最后提出了限位块的设计方法并给出了最终设计结果。结果表明:设计弹性限位块需要兼顾限位效果和缓冲性能,同时减小限位距也可显著提高微器件抗冲击性能。     

基于自适应遗传算法的爆炸冲击响应谱时域重构优化方法

为解决现有爆炸冲击响应谱(Shock Response Spectrum,SRS)加速度重构方法依赖于大量试验数据的问题,对比了阻尼正弦与小波两种不同加速度重构方法在合成爆炸冲击响应谱时的性能。将对重构SRS质量的评估转化为与目标谱匹配度的最小值优化问题,并首次将自适应遗传算法(Adaptive Genetic Algorithm, AGA)应用于SRS重构的优化问题中。对比了交叉先行、变异先行和不定向3种不同的AGA在爆炸冲击响应谱时域重构优化中的性能,并与基本遗传算法(Genetic Algorithm, GA)进行对比。结果表明,AGA的优化结果比GA有较大幅度的改善,且不定向AGA所得结果是3种AGA方法中最好的,其SRS各频点数值均在(–3/+6)dB容差范围之内,与目标谱的匹配度更好。仿真对比算例验证了该方法在冲击响应谱的时域重构应用中具有较高的准确性和实用性,为进一步提高航天器结构在爆炸冲击载荷下响应的计算精度提供了支撑。     

复合材料冲击损伤监测的概率成像方法*

复合材料在制造、使用和维修过程中不可避免的受外来意外物体的低速冲击,造成结构的损伤。材料本身存在各向异性、纤维铺层方向误差等复杂结构特性,导致延迟-累加损伤成像方法难以实现冲击损伤的准确检测。针对这一问题,本文采用了一种与信号传播速度无关的损伤概率成像方法,该方法利用能量损伤因子,将各路径周围的像素点以椭圆分布的形式对损伤进行概率化表述,然后对各路径损伤因子进行合成成像,实现了复合材料冲击损伤的准确监测。实验结果表明,利用能量损伤因子可以监测复合材料冲击损伤,利用损伤概率成像方法可以实现冲击损伤位置的判别。     

冲击载荷作用下岩体拉-压损伤破坏的边坡抛掷爆破模拟

为了获得边坡台阶爆破时岩体在冲击载荷作用下破碎和抛掷过程中各物理参量的变化规律,将构建的岩体动态拉-压损伤本构关系嵌入模拟软件进行数值分析。结果表明:振动波三轴合成速率曲线与质点振动位移曲线的变化趋势所对应的时间节点和步长基本吻合,可作为降振减灾的判定指标;岩体最早于0.6 ms左右从坡脚位置产生裂纹,直至12.5 ms左右裂纹裂隙完成扩展,所形成的炮孔粉碎区半径约28 cm;抛掷块状分离现象从炮孔药包的中间部位开始,最大抛掷速度集中于该部位至边坡自由面之间的垂直区域内,边坡自由面抛掷速度小于炮孔周围岩块抛掷速度,导致抛掷过程中形成二次挤压破碎现象;破碎大块主要来源于边坡坡脚、炸药与堵塞物接触面两侧围岩以及台阶顶部自由面处,大块块体直径分布于1.6～2.7 m范围。     

冲击载荷下仿贝壳珍珠层Voronoi结构的动态力学响应

贝壳珍珠层复合结构是一种有效的抗压结构系统,微观上具有Voronoi随机结构,具有良好的力学特性。为了研究仿贝壳珍珠层Voronoi结构在冲击载荷下的动态力学响应,建立了一种铝/乙烯基复合材料的三维Voronoi模型。首先,应用随机Voronoi技术建立仿贝壳珍珠层Voronoi随机模型,然后在随机多边形铝片之间引入黏结层,模拟黏结和分层过程,从最大变形、损伤分布和耗散能量等方面探讨Voronoi片板模型在弹丸冲击荷载作用下的力学性能,并与规则片板模型进行对比分析。结果显示:Voronoi结构更有利于冲击能量的扩散与吸收,减小应力集中,更好地发挥能量共享机制;而规则模型的冲击损伤主要集中在弹丸冲击点附近区域。最后讨论了黏结层厚度和分块尺寸对Voronoi模型力学性能的影响,结果表明:分块尺寸对Voronoi模型抗冲击性能的影响很小;黏结层对损伤耗散能和塑性能的影响很明显,黏结层越薄,模型的抗冲击性能越好。     

铝合金及碳酚醛平面靶在高速冲击下的动态响应

采用有限元方法研究了球形弹丸对铝和碳酚醛平板靶冲击，给出了动态响应的理论计算和图形分析结果。     

小型化10 MHz恒温晶体振荡器设计

设计了用于高精度铷原子频标的一种小型化恒温压控晶体振荡器.振荡电路采用了稳定性好的并联型皮尔斯电路方案,采用2级?型LC级联滤波器抑制谐杂波,利用互补对称式金属-氧化物-半导体(CMOS)反相器实施隔离.振荡和放大电路选用了低噪声晶体管.晶体的温度控制在频率-温度曲线拐点处.实现了体积为4 mL晶振样件.晶振的短期频率稳定度为1.8?10-12/s,相噪对铷频标频率稳定度的贡献仅为3.2?10-13-1/2.     

变价元素铋掺杂钨酸铅晶体辐照损伤的研究

采用剂量为4Mrad的γ射线辐照Bridgman法生长的未掺杂和掺铋钨酸铅晶体,研究了辐照前后晶体的透射光谱、X射线激发发射光谱(XSL)的变化.利用正电子湮没寿命谱(PAT)和X光电子能谱(XPS)的实验手段,对钨酸铅晶体辐照前后的微观缺陷进行了研究,并对其抗辐照损伤性能及微观机理进行了初步探讨.研究表明,铋掺杂使得晶体中的正电子捕获中心和低价氧浓度下降;辐照后,未掺杂晶体中正电子捕获中心浓度下降,低价氧浓度上升,掺铋晶体则出现了与之完全相反的情况,正电子捕获中心浓度上升,低价氧浓度下降.提出掺铋钨酸铅晶体中铋的掺杂辐照前主要以Bi³⁺占据VPb的形式存在,辐照使变价元素铋发生Bi³⁺→Bi⁵⁺的变价行为,Bi⁵⁺可以替代W⁶⁺格位并使得晶体内部分(WO₄)^2－根团形成(BiO₃+V_o)^－.     

BSO晶体生长固/液边界层结构的实时观测研究

实时测量BSO晶体水平区熔法生长过程中,研究固/液边界层以及边界层两侧的晶体和熔体的显微拉曼光谱,晶体生长固/液边界层以及边界层两侧的熔体和晶体的结构特征, 生长基元结构从熔体结构经边界层过渡到晶体结构的变化过程。结果显示, BSO熔体中存在Bi₃O₄和[SiO₄]的键合结构; Bi₃O₄分子基团在固/液边界层聚合形成[BiO₇]八面体单体、多聚体,与[SiO₄]结构基团联结,在通过固／液边界层时进入格位。     

CsLiB6O10晶体光学参变振荡器的光学特性

根据三波耦合过程中的能量和动量守恒、晶体的塞耳迈耶尔色散方程,通过数值模拟计算了213nm作CLBO光学参变振荡抽运源时,分别得到了在Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配时参量光调谐范围为237～289nm、807～2793nm和404～2800nm。获得了在Ⅰ类匹配时的单谐振或双谐振腔的CLBO光学参变振荡转换效率都大于同等条件下的BBO光学参变振荡,Ⅱ类匹配时,CLBO晶体的转换效率略小于BBO晶体,但是CLBO光学参变振荡转换效率的最大值较BBO光学参变振荡出现于更短的紫外波段。从理论上证明了CLBO晶体是优质的深紫外透光波段非线性光学晶体。     

Strategies for h-Adaptive Refinement for a Finite Element Treatment of Harmonic Oscillator Schrodinger Eigenproblem

A Schrodinger eigenvalue problem is solved for the 219 quantum simple harmonic oscillator using a finite element discretization of real space within which elements are adaptively spatially refined. We compare two competing methods of adaptively discretizing the real-space grid on which computations are performed without modifying the standard polynomial basis-set traditionally used in finite element interpolations; namely, （i） an application of the Kelly error estimator, and （ii） a refinement based on the local potential level. When the performance of these methods are compared to standard uniform global refinement, we find that they significantly improve the total time spent in the eigensolver.     

一种用于铷原子频标的小型化低噪声10 MHz晶体振荡器设计

本文设计了一种应用于铷原子频标的小型化低噪声石英晶体振荡器,其振荡电路采用柯尔匹兹并联形式和SC切晶体谐振器．基于Leeson模型对石英晶体振荡器相位噪声进行分析,并利用ADS射频仿真软件对振荡电路进行仿真模拟,为振荡器设计与调试提供指导．最终实现体积为22 mm×28.5 mm×13 mm低噪声晶体振荡器,它具有良好的相位噪声特性,其近端相噪为-102.7 dBc/Hz@1 Hz、远端相噪为-164.2 dBc/Hz@10 kHz,且实测短期频率稳定度为1.73×10^-12/s.     

平面冲击波高速撞击下Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5大块非晶合金的损伤与断裂

 利用二级轻气炮研究了在平面冲击波高速撞击下，Zr₄₁Ti₁₄Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5大块非晶合金的损伤与断裂行为。实验结果表明：在高速冲击压缩下，大块非晶合金断裂面的角度小于通常压缩情况的角度，这是由高速撞击下材料极高的应变速率决定的；极高的应变速率变形和局域绝热剪切加热造成局部熔化；在温度和压力的共同作用下，非晶合金发生晶化现象。     

冲击加载下铝中孔洞长大的微观机理分析

 利用扫描电镜和透射电镜观测了冲击加载后高纯铝损伤状态孔洞的分布,发现在冲击波加载后,高纯铝中出现了大量的孔洞,孔洞大小多集中在百纳米尺度,分布不均匀,且呈现出带状形貌,局部区域的孔洞在冲击波作用下优先发展,孔洞长大,形成微米级的大孔洞。进一步的观测发现,在孔洞周围出现了大量的位错发射,发射方向位于{111}晶面上,是面心立方金属的密排面。运用分子动力学模拟进行了对比研究,验证了位错发射方向与观测结果是一致的。     

一类各项异性半线性椭圆方程自然边界元与有限元耦合法

将冯康和余德浩提出的自然边界归化方法用于研究一类半线性椭圆方程外区域问题,提出一种自然边界元与有限元的耦合算法、针对某一类半线性椭圆方程,应用变分原理,研究其弱解性及Galerkin逼近,得到有限元解的误差估计及收敛阶O(h^n),最后给出相应数值例子。     

高温、高压、高应变速率动态过程晶体塑性有限元理论模型及其应用

对于高温、高压、高应变速率加载条件下的材料冲击变形行为,动态晶体塑性模型能够直接反映晶体中塑性滑移的各向异性及其对温度、压力和微观组织结构的依赖性,因而广泛应用于材料的动态冲击力学响应、微观结构演化以及动态损伤破坏的模拟。本文综述了高压冲击下动态晶体塑性有限元的理论模型,主要包括变形运动学、包含状态方程的超弹性本构模型和晶体塑性本构模型,涉及位错滑移、相变、孪生等塑性变形机制,以及层裂、绝热剪切带等动态破坏方式。