Effect of Cyclic Deformation on Magnetorheological Elastomers

采制备了铁颗粒含量分别是60%,70%和80%的三种材料,在应变幅值为50%,75%和100%的循环加载条件下,利用改进后的动态力学分析仪测试了循环加载后材料的储能模量和损耗模量. 结果显示铁颗粒含量为70%和80%的样品,其储能模量和损耗模量都和循环加载的幅值以及循环加载的次数有关,铁颗粒含量为80%样品受加载条件的影响尤其明显. 但铁颗粒含量为60%的样品,其性能却与循环加载的幅值和次数无关. 为了更好的研究磁流变弹性体受循环加载后的性能,样品还进行了准静态拉伸测试,并用扫描电镜对测试的样品进行了原位观察.     

单矢量水听器的高分辨目标方位跟踪算法研究

根据单矢量水听器自身具有阵列流型的特点,提出了适用于对目标保持连续跟踪的空域预滤波MUSIC算法。通过调整滤波器通带中心角使其保持在目标估计方位角附近,可以消除滤波器通带中心角偏离目标真实方位角时传统预滤波MUSIC算法产生的目标方位估计误差。仿真结果表明,改进预滤波MUSIC算法可以减小甚至消除低信噪比情况下目标方位估计存在的较大误差。海试数据结果表明,阵元域MUSIC和改进预滤波MUSIC都可实现对单频脉冲信号和线性调频信号的目标方位估计,且估计结果与GPS舰位推算结果一致,但改进预滤波MUSIC算法主瓣更尖锐。对宽带航船噪声处理结果显示,改进预滤波MUSIC算法使单矢量水听器在存在目标干扰时的探测距离从2 km提升到了5 km,验证了改进预滤波MUSIC算法可实现弱目标情况下的高分辨目标方位跟踪。     

光纤布喇格光栅器件应力疲劳评价理论研究

光纤布喇格光栅器件应力疲劳特性严重影响着光纤光栅应变传感器的长期可靠性,为了评估光纤光栅器件的应力疲劳特性,分析了光纤光栅应变传感器的封装结构对疲劳评价的影响,并以表面直接粘接的简化模型评估了光纤光栅器件的应力疲劳特性.从简化模型的基本力学与光学特性出发,提出以光谱特性的边模抑制比和带宽作为评价光纤光栅器件疲劳的指标体系,以传感特性的灵敏度、线性度和应变传递效率作为评价粘接层疲劳的指标体系.设计了基于等强度梁的光纤光栅器件加速疲劳实验,疲劳的应力幅度为500微应变,频率为18赫兹;1000万次疲劳实验后,三支光纤光栅的带宽平均增加2.07%,平均应变传递效率和平均灵敏度分别下降4.5%和3.9%,实验结果说明提出的指标体系能有效地区分粘接层和光纤光栅的疲劳,从而验证了该评价理论的可行性.     

高气压预电离短脉冲XeCl准分子激光产生研究

研究了在高气压、大体积、泵浦功率1.395 9 MW·cm-3抽运下,产生的XeCl*准分子激光光谱,波段307.7～308.5 nm,结果显示有两个谱线峰值307.98和308.19 nm,谱线最强的跃迁是B—X跃迁,脉冲宽度11.13 ns。在气体配比HCl∶Xe∶He=0.1%∶1%∶98.9%下,采用预电离初始电子,产生稳定辉光放电过程,获得了0.5～5 Hz,单脉冲能量450 mJ,束散角3 mrad, 短脉冲的准分子激光。     

预载对高温超导磁悬浮系统中横向运动引起的悬浮力衰减行为的影响

预载是一种有效抑制高温超导磁悬浮系统中由横向运动引起的悬浮力衰减的方法,但目前研究仅停留在概念验证阶段,尚未对影响预载效果的一些因素进行详细地分析和研究.利用高温超导磁悬浮测试系统,本文通过改变块材的冷却条件(场冷和零场冷)、悬浮高度以及轨道磁场结构、材料性能等实验研究了不同预载高度下YB-CO块材的悬浮力随横向运动次数的变化关系,得到这些因素对预载条件下悬浮力随横向运动变化情况影响的规律.结果表明,预载高度越低,由横向运动引起的悬浮力变化越快地趋于稳定,但悬浮力的稳定值也越小,并且这一现象不随冷却条件、悬浮高度、轨道磁场结构和材料性能等因素的改变而变化.     

纳米尖端场离子化气体传感器的动态测试方法研究

制作了一种纳米尖端场离子化气体传感器,以氧化锌纳米尖端为阳极,钨针为阴极,采用皮安表向传感器提供输出波形可控的直流电源,测量流过器件的预击穿电流.由于采用了纳米尖端进行离子化,有效地降低了传感器的击穿电压,提高了传感器的离子化能力,而且避免了氧化锌材料以空气作为背景测试气体时的氧化问题.动态测试预击穿电流的方法提高了器件的实用性.实验结果显示该传感器对乙酸蒸气有较好的响应,而且可以做定量测量.所制场离子化气体传感器适于普通空气条件下的使用,具有良好的应用前景.     

EFFECT OF SPECIMEN ASPECT RATIO ON FATIGUE LIFE OF CLOSED CELL Al-Si-Ca ALLOY FOAM

Quasi-static and compressive fatigue tests on the closed cell Al-Si-Ca alloy foam specimens with three different aspect ratios were performed. It turned out that the onset of cyclic shortening of foam with a lower aspect ratio took place earlier and the fatigue strength was lower compared with the specimen with a higher aspect ratio, although all the dimensions of specimen satisfied the seven times the cell size criterion, while the quasi-static stress-strain curves were almost same having same Young＇s modulus, yield stress and plateau stress. Therefore, the seven times the cell size criterion for the quasi-static compression behavior was not applicable to the fatigue analysis of Al-Si-Ca alloy foam.     

EXPERIMENTAL AND NUMERICAL STUDIES ON DYNAMIC COMPRESSIVE BEHAVIOR OF REACTIVE POWDER CONCRETES

Split Hopkinson pressure bar （SHPB） technique is used to determine the dynamic strength of reactive powder concretes （RPCs） with different steel-fiber contents. Two types of pulse shapers with different thicknesses are considered to reduce the high-frequency-oscillation effect and achieve a nearly constant strain rate over a certain deformation range. It is known that the compressive strength of concrete-like materials is hydrostatic-stress-dependent, and the apparent dynamic strength enhancement comes from both the effects of the hydrostatic stress and strain rate. In order to differentiate them, numerical method is used to calculate the contribution of the hydrostatic stress, and then the genuine strain-rate effect on dynamic compressive strength of RPCs is determined. In addition, the effect of steel-fibers on dynamic strength and failure mode of RPCs is discussed.     

混凝土细观力学分析程序中的快速算法与并行算法设计

针对一套混凝土细观力学分析程序,在分析其计算方法与计算效率的不足之后,提出了采用稀疏矩阵与稀疏向量技术来高效实现有限元刚度矩阵装配过程的算法,并采用双门槛不完全Cholesky分解预条件技术与CG法相结合来高效地求解稀疏线性方程组。之后,从整体上提出了一个将有限单元分布与未知量分布有机结合的并行算法设计方案,并分别针对刚度矩阵装配、双门槛不完全Cholesky分解、稀疏矩阵与稠密向量相乘、稀疏向量相加等核心算法,进行了相应的并行算法设计。最后,在由每节点2 CPU的8个Intel Xeon节点采用千兆以太网连成的机群上,针对两个混凝土数值试样进行了数值实验,第一个试样含44117个网格点与53200个有限单元,第二个试样含71013个网格点与78800个有限单元;对第一个试样,原串行程序进行全程567次加载计算需要984.83小时约41天,采用文中串行算法后,模拟时间减少到22531秒约6.26小时,采用并行算法在16个CPU上的模拟时间进一步降为3860秒约1.07小时。对第二个试样,原串行程序进行全程94次加载计算需要467.19小时约19.5天,采用文中串行算法后,模拟时间减少到11453秒约3.18小时,采用并行算法在16个CPU上的模拟时间进一步降为1704秒约28.4分钟。串行算法的改进与并行算法的设计大大缩短了计算时间,对加快混凝土力学性能的分析研究具有重要意义。