精细积分方法的发展与扩展应用

钟万勰院士于1991年首先提出计算矩阵指数的精细积分方法,其要点是2^N类算法和增量存储。精细积分方法可给出矩阵指数在计算机意义上的精确解,为常微分方程的数值计算提供了高精度、高稳定性的算法,现已成功应用于结构动力响应、随机振动、热传导以及最优控制等众多领域。本文首先介绍矩阵指数精细积分方法的提出、基本思想和发展;然后依次介绍在时不变/时变线性微分方程、非线性微分方程以及大规模问题求解中发展起来的各种精细积分方法,分析了其优缺点和适用范围;最后介绍了精细积分方法的基本思想在两点边值问题、椭圆函数和病态代数方程等问题的扩展应用,进一步展示了该思想的特色。     

环境载荷下漂浮软管的疲劳寿命分析

海上漂浮软管是浮式生产储卸油装置上外输系统的关键设备.漂浮软管结构复杂且常年漂浮于海面上,极易受到风、浪、流等环境载荷的作用产生疲劳破坏而造成原油泄漏.首先,采用ABAQUS软件,建立了软管的有限元模型,得到了漂浮软管在弯矩和内压作用下的有限元结果;其次,采用水平方向的Morison方程和风载荷来描述漂浮软管在海面上复杂的载荷情况;再次,将静力学分析结果导入到FE-Safe疲劳分析软件中,将节点应力结果作为时间载荷历程,乘以相应的载荷倍数,得到疲劳分析的载荷谱,载入此载荷谱计算,得到了漂浮软管的寿命分布云图,其最小寿命满足工程要求;最后,分析了内压对疲劳寿命的影响,结果表明,一定大小的内压能提高软管的疲劳性能.     

多模态控制在步进电机位置伺服系统中的应用研究

针对步进电机伺服系统的响应速度慢、稳态误差低的问题,提出了一种多模态控制策略。根据误差大小调节两种控制策略对被控对象的作用权值,使最终的控制量连续输出,实现控制策略无扰动、平滑的切换。半实物仿真实验结果表明,该控制策略较好地综合了模糊控制和模糊PID控制的优势,系统反应速度快,震荡小,抗干扰能力强,同时一定程度上改善了低频振荡和高频失步的问题,具有实际应用价值。     

沸石分子筛转晶的研究——4A转晶为NaY型沸石的机理

采用扫描电子显微镜、X-光衍射分析和高真空苯吸附量的测定等方法,研究了在一定的化学环境下沸石分子筛的介稳状态;探讨了不同转晶条件对沸石重新晶化的影响;分别研究了在Y型、AG₄型或Ω型沸石的合成条件下,加入其它型号的沸石转变为Y型、AG₄或Ω型沸石的过程;并研完了在Y型沸石合成的化学环境下,A型沸石向Y型沸石转变的过程,并探讨其机理。     

平面粘弹性问题的辛求解方法

将弹性力学辛对偶求解方法与Laplace变换相结合,提出了一个求解粘弹性平面问题的新方法。首先利用Laplace变换,将粘弹性平面问题转化为一个准弹性问题,在辛弹性力学的框架下,利用分离变量和辛本征展开法对其进行求解,然后由逆变换得到原问题的解。为证明方法的有效性,求解分析了矩形域平面粘弹性圣维南问题,得到了令人满意的结果。     

WKBJ近似保辛吗?

WKBJ短波近似是最常用的有效求解方法之一。保守体系的微分方程可用Hamilton体系的方法描述,其特点是保辛。保辛给出保守体系结构最重要的特性。但WKBJ短波近似却未曾考虑保辛的问题。本文给出验证近似解保辛的条件,并指出WKBJ近似难于保辛。然后给出正则变换的摄动保辛方法。数值例题展示了提出的保辛算法的有效性。     

锂离子选择性吸附材料的制备与提取应用

近年来,随着锂电池技术和电动汽车的快速发展和大规模应用,锂资源的市场需求呈现出急剧增长的态势,矿石锂和卤水锂资源开发产量已无法满足市场需求。从地表盐湖卤水、深层卤水等液态资源中提锂具有巨大的市场开发潜力,是当前锂资源开发的重要研究方向。吸附法适用于我国低浓度大体积卤水中锂的提取,而锂离子选择性吸附材料是吸附提锂的核心。本文综述了有机(冠醚)、无机(铝基、锰基和钛基)以及复合型选择性锂吸附材料的制备方法、吸附性能和吸附机理,为研究新型锂吸附材料、克服材料缺陷以及改进吸附剂性能提供参考,以期推动盐湖卤水锂资源高效提取利用的进一步发展。     

我国几种地带性土壤中磷素形态的研究

探明土壤磷素的存在形态,有助于揭示其在环境中的累积、迁移和转化过程及生物有效性。目前,在大尺度样带上开展土壤磷素形态空间变异规律的研究较少。本研究中,沿纬度方向采集了我国东部不同气候带分布的7种地带性林地土壤（包括寒温带的棕色针叶林土、中温带的暗棕壤、暖温带的棕壤、北亚热带的黄棕壤、中亚热带的黄壤、南亚热带的赤红壤和热带的砖红壤）,将化学浸提法与溶液磷-31核磁共振（31P NMR）波谱法相结合,分析了土壤中磷素形态以及与其他土壤性质之间的关系,以期为阐明土壤磷素形态的空间变异性及其驱动因素提供基础资料。结果表明：供试土壤中,全磷、有效磷、无机磷和有机磷的含量范围分别为179.8～825.2,2.41～15.3,92.6～351.2和14.7～474.4 mg·kg-1,其中活性、中等活性、中等稳定性和高稳定性有机磷组分的含量范围分别为1.38～30.9,8.63～213.7,3.01～32.2和1.73～199.2 mg·kg-1。根据溶液31P NMR波谱,鉴定出供试土壤中含有无机形态的磷素即正磷酸盐和焦磷酸盐,同时也鉴定出了磷酸单酯、磷酸二酯和膦酸盐等有机形态磷素的存在,其中磷酸单酯中又鉴定出了新-肌醇六磷酸、D-手性-肌醇六磷酸、RNA单核苷酸、α-磷酸甘油、肌-肌醇六磷酸、β-磷酸甘油和鲨-肌醇六磷酸,磷酸二酯中又鉴定出了DNA的存在;所有土壤中均未检测出多聚磷酸盐的存在,除棕色针叶林土和暗棕壤外的其他土壤中未检测出膦酸盐的存在,而赤红壤中未检测出DNA的存在;无机形态的磷素以正磷酸盐为主,而有机形态的磷素则以磷酸单酯为主。总体来看,无论化学浸提法还是溶液31P NMR波谱法,从寒温带的棕色针叶林土到热带的砖红壤,全磷、有效磷、无机磷、有机磷及其组分的含量均呈现下降趋势。溶液31P NMR波谱与化学浸提法鉴定的磷素形态之间存在相关关系,其中正磷酸盐与活性有机磷的关系最为密切,磷酸单酯和膦酸盐与中等活性有机磷的关系最为密切,而焦磷酸盐和磷酸二酯与中等稳定性有机磷的关系最为密切。与化学浸提法相比,溶液31P NMR波谱法能从详细的分子水平上揭示土壤磷素形态的空间变异规律。     

Disappearance of Superconductivity and a Concomitant Lifshitz Transition in Heavily Overdoped Bi_2Sr_2CuO_6 Superconductor Revealed by Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy

By partially doping Pb to effectively suppress the superstructure in single-layered cuprate Bi_2Sr_2CuO_(6+δ)(Pb-Bi2201) and annealing them in vacuum or in high pressure oxygen atmosphere, a series of high quality Pb-Bi2201 single crystals are obtained with T_c covering from 17 K to non-superconducting in the overdoped region. High resolution angle resolved photoemission spectroscopy measurements are carried out on these samples to investigate the evolution of the Fermi surface topology with doping in the normal state. Clear and complete Fermi surfaces are observed and quantitatively analyzed in all of these overdoped Pb-Bi2201 samples. A Lifshitz transition from holelike Fermi surface to electron-like Fermi surface with increasing doping is observed at a doping level of ~0.35. This transition coincides with the change that the sample undergoes superconducting-to-non-superconducting states.Our results reveal the emergence of an electron-like Fermi surface and the existence of a Lifshitz transition in heavily overdoped Bi2201 samples. This provides important information in understanding the connection between the disappearance of superconductivity and the Lifshitz transition in the overdoped region.