随机激励下滞迟系统的稳态响应闭合解

滞迟系统属于一类典型的强非线性系统,滞迟力不仅取决于系统的瞬时变形,还与变形历程有关.虽然滞迟系统的随机振动问题已被广泛研究,但至今尚未得到滞迟系统随机响应概率密度函数的精确闭合解.本文运用迭代加权残值法获得了高斯白噪声激励下Bouc-Wen滞迟系统稳态响应概率密度函数的近似闭合解.首先,运用等效线性化法求出系统的稳态高斯概率密度函数;然后以此构造权函数,应用加权残值法求得了系统指数多项式形式的非高斯概率密度函数;最后引入迭代的过程,逐步优化权函数,提高计算所得结果的精度.以随机地震激励下钢纤维陶粒混凝土结构的稳态响应作为算例,其中Bouc-Wen模型的参数是基于拟静力学试验数据,并应用最小二乘法辨识获得.与Monte Carlo模拟结果相比,等效线性化法得到的结果精度较差;由加权残值法得到的结果能够表现出非线性特征,但其精度依然无法令人满意;采用迭代加权残值法得到的近似闭合解与Monte Carlo模拟的结果吻合非常好;对于较强随机激励情形,采用渐进迭代加权残值法具有较高的求解效率,所获得的理论解析解具有较高的精度.结果表明,所获得的近似闭合解不仅对于土木工程领域具有重要的实际应用价值,而且还可作为检验其他非线性系统随机响应预测方法的精度的标准.     

冲击波作用下单层钢化玻璃应变阈值的数值模拟

借助ANSYS/LS-DYNA程序,采用Lagrange方法描述钢化玻璃,引入侵蚀算法来模拟钢化玻璃的破坏,对爆炸冲击波载荷进行合理的简化,选取最大伸长线应变理论作为单层钢化玻璃破坏准则。利用建立的模型对爆炸冲击波对单层钢化玻璃的作用过程进行了数值模拟。通过反复调试和大量计算得到单层钢化玻璃破坏的应变阈值为0.002 2,并用场地实验结果对数值结果进行了验证,证明此结果是合理的。     

Single-channel vector magnetic information detection method based on diamond NV color center

A method of detecting the single channel triaxial magnetic field information based on diamond nitrogen-vacancy (NV) color center is introduced. Firstly, the incident angle of the bias magnetic field which can achieve the equal frequency difference optically-detected magnetic resonance (ODMR) spectrum of diamond NV color center is calculated theoretically, and the triaxial magnetic information solution model is also constructed. Secondly, the microwave time-controlled circuit module is designed to generate equal timing and equal frequency difference microwave pulse signals in one channel. Combining with the optical detection magnetic resonance technology, the purpose of sequentially locking and detecting the four formant signals on one side of the diamond NV color center (m_s=-1 state signal) is achieved, and the vector magnetic field information detection is accomplished by combining the triaxial magnetic information solution model. The system can obtain magnetic field detection in a range of 0 mT-0.82 mT. The system's magnetic noise sensitivity is 14.2 nT/Hz^1/2, and the deviation angle errors of magnetic field detection θ_x and θ_y are 1.3^o and 8.2^o respectively.     

Broad gain,continuous-wave operation of InP-based quantum cascade laser at λ~11.8 μm

We demonstrate a broad gain, continuous-wave (CW) operation InP-based quantum cascade laser (QCL) emitting at 11.8 μm with a modified dual-upper-state (DAU) and diagonal transition active region design. A 3 mm cavity length, 16.5 μm average ridge wide QCL with high-reflection (HR) coatings demonstrates a maximum peak power of 1.07 W at 283 K and CW output power of 60 mW at 293 K. The device also shows a broad and dual-frequency lasing spectrum in pulsed mode and a maximum average power of 258.6 mW at 283 K. Moreover, the full width at half maximum (FWHM) of the electroluminescent spectrum measured at subthreshold current is 2.37 μm, which indicates a broad gain spectrum of the materials. The tuning range of 1.38 μm is obtained by a grating-coupled external cavity (EC) Littrow configuration, which is beneficial for gas detection.     

氨水浓度对化学浴沉积的Zn(O,S)薄膜形貌、结构和性能的影响

采用化学浴法,以ZnSO4·7H2O和SC( NH2)2作为反应前驱物,C6H5O7 Na3·2H2O作为络合剂,NH3·H2O 作为辅助络合剂和缓冲剂制备Zn(O,S)薄膜.采用SEM、EDS、XPS、XRD和透射光谱分析方法,研究氨水浓度对化学浴法制备的Zn(O,S)薄膜形貌、成分、结构和光学性能的影响以及Zn(O,S)薄膜的形成机理.结果表明:Zn(O,S)薄膜是由ZnO和ZnS纳米颗粒混合组成的,ZnO具有纤锌矿结构,ZnS是以非晶相存在.随着反应溶液中氨水浓度的降低,薄膜中所包含的ZnO逐渐减少,ZnS逐渐增加,S/Zn原子比逐渐增加,透射率和光学带隙也逐渐增大.     

染料敏化太阳能电池的电子传输和复合特性研究

采用丝网印刷方法在透明导电玻璃上制备了不同厚度的TiO2纳米颗粒多孔薄膜光阳极,并与Pt对电极和I-/I3-电解液组装成染料敏化太阳能电池.通过电池的I-V特性、强度调制光电流谱、强度调制光电压谱和电化学阻抗谱分析,获得了电池的光伏性能和反映电子传输、复合和收集的动力学参数.结果表明:随着TiO2光阳极厚度从5μm逐渐增加到14 μm,电池的光电转换效率从4.67;逐渐增加到8.21;,光生电子在光阳极中的传输时间从2.74 ms逐渐增加到7.84 ms,电子扩散系数从3.88×10-5 cm2·s-1增加到1.10×10-4cm2 ·s-1,电荷收集效率逐渐减小,结合这些参数,分析了染料敏化电池中电子传输、复合和收集的动力学过程.     

波浪与外圆弧开孔壁双圆筒柱的相互作用

应用比例边界有限元法(SBFEM)研究了短峰波与圆筒外接圆弧开孔结构物的相互作用. 求解时将外接圆弧延伸构建一个虚拟圆, 该圆的孔隙影响系数可由矩阵G_0统一进行表达. 整个流场可划分成一个有限域和一个无限域. SBFEM只需对虚拟圆边界进行离散, 使空间维数降低一阶, 在圆的半径方向保持解析, 并且无限域处的辐射边界条件能自动满足. 利用变分原理推导SBFEM方程, 有限域和无限域分别采用贝塞尔函数和汉克尔函数作为基函数来求得对应域的解. 将计算结果与解析解和其他数值方法进行了比较, 验证了该方法是一种用很少单元便能得到精确结果的高效算法. 进一步研究了诸如短峰波波向、结构的几何、材料参数等因素对结构所受波浪载荷及绕射波轮廓的影响, 并进行了分析.      

Pt／Ti／Si3N4／SiO2／Si基底的多层薄膜制备及拉曼研究

选用三水醋酸铅、乙酰基丙酮酸锆、四异丙氧基钛、乙酰丙酮作初始材料,用同样的方法分别制备了锆钛酸铅（PZT）和钛酸铅（PT）两种固体前驱物．采用改良型的溶胶-凝胶工艺技术,分别在不同的Pt-Ti-Si3N4-SiO2-Si基底上,按照不同的组合方式,制备了三种多层薄膜：PZT、PT／PZT—PZT／PT、PT／PZT／-／PZT／PT．较详细地讨论了薄膜制备的工艺技术,发现当凝胶通过烧结和干燥后变成固态物质时,薄膜内部存在着较大的残余应力,当薄膜在600℃下退火时其内部残余应力可以被减小．通过拉曼衍射和XRD分析,发现PT／PZT—PZT／PT结构的薄膜具有较好的结晶性和较小的残余应力．XRD分析表明,多层混合薄膜的衍射峰是PZT和PT两种薄膜衍射峰的叠加．     

水热法制备类花状MoS2纳米纸微球

采用水热合成技术,以钼酸钠、硫脲为反应剂,草酸为助还原剂,去离子水为溶剂,合成了类花状结构的MoS2纳米纸微球,采用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱、透射电镜(HRTEM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散谱(EDS)对样品的结构、形貌和成分进行分析,重点研究了草酸浓度对MoS2纳米纸微球的形貌和结构的影响规律.结果表明:在适当的反应剂浓度下,合成的MoS2是由大量厚度约30 nm左右的纳米纸花瓣聚集在一起形成的类花状微球组成的.MoS2微球具有2H型六方晶系结构,而每片纳米纸花瓣是单晶结构的层状MoS2.反应前驱液中草酸的浓度对微球的大小、形貌和结晶度有显著的影响.最后讨论了类花状结构的MoS2纳米纸微球的生长机理.     

二硫化钼纳米片修饰聚氨酯海绵及吸油性能研究

以二硫化钼( MoS2)粉末为原料,采用超声辅助液相剥离法制备了MoS2纳米片,通过MoS2纳米片和聚二甲基硅氧烷( PDMS)依次修饰聚氨酯( PU)海绵,制备了疏水亲油性质的PU-MoS2吸油材料,并测试了其接触角和吸油性能。结果表明,所制备的PU-MoS2海绵有着优良的疏水亲油性能和较强的吸油能力。对不同的有机液体,PU-MoS2海绵分别能够吸取自身重量12~86倍的有机溶剂。尺寸较小MoS2纳米片修饰制备的PU-MoS2海绵具有较高的吸油能力。此外,PU-MoS2海绵在重复使用20次后仍能保持强的吸油能力,表明其可循环利用,具有良好的应用前景。