四阶椭圆问题有限元导数恢复技术与超收敛性

1引言有限元导数恢复技术是近年来发展起来的计算有限元导数并获得导数逼近超收敛性的一种新的后处理技术.对于一维和二维区域上的二阶椭圆边值问题,文[1,2]提出了Z-Z小片插值技术,得到了有限元导数逼近在小片恢复区域上的一阶超收敛结果和剖分节点处二阶强超收敛性;文[3,4]则建立了更为实用的小片插值恢复技术并得到与文[1,2]相平行的超收敛结果;文[5]对两点边值问题构造了一种积分形式的导数恢复公式,利用这个公式可获得剖分节点处有限元导数逼近的O(h~(2k))阶超收敛估计.本文将对一维四阶椭圆     

一种用于强激光系统的高比能脉冲电容器

 为了满足“神光-Ⅲ”原型装置能源系统的需要,桂林金属膜电容器厂研制成功一种高比能脉冲电容器,其尺寸为295 mm×138 mm×730(830) mm,额定电压25 kV,额定电容及偏差为55 μF,0~5 %,损耗角正切值(2.5 kV,50 Hz)小于 0.1%,比能达0.56 J/cm³ 。对该型电容器进行性能测试,所得电容偏差都在2%~5%范围,损失角正切值小于0.05%;极间耐压试验全部通过,极-地耐压试验全部通过。寿命试验中,放电电流5 kA,1×10⁴次充放电后,电容量下降1.8%。该型电容器目前已投入运行,工作情况良好。     

超声弹性成像应用在角膜疾病诊断中的有限元分析

弹性成像在医学成像领域具有广阔的应用前景.在本文中,有限元法被用于模拟角膜组织的超声弹性成像,通过改变角膜病变组织与正常组织杨氏模量的数值大小及分布,模拟角膜病变的不同情形,分析计算各种不同情形时的应变、应力和位移分布,并对仿真结果进行分析.当角膜正常组织与病变组织的杨氏模量之比为1:4时,病变区域中心的应变为-0.00854,而对应正常角膜相同位置的应变为-0.02277,为病变区域中心的应变值的2.67倍.病变区域中心的应力为0.04337,而对应正常角膜相同位置的应力为0.02729,相当于病变区域中心的应力值的0.64倍.当角膜正常组织与病变组织的杨氏模量之比为4:1时,情况刚好相反.基于角膜组织的粘弹性,优化了角膜组织模型.结果表明,利用应变压缩方法可以实现离体组织的弹性成像,超声弹性成像中病变组织与正常组织的生物力学响应差异明显,研究结果可为弹性成像在眼科临床应用上提供理论指导.     

柔性一体化电化学传感器检测汗液的pH值及尿酸浓度

分别以木犀草素和L-精氨酸作为pH值和尿酸(Uric acid, UA)的功能选择性试剂,与碳粉混合,掺杂在聚氯乙烯(PVC)成膜液内,制成pH柔性薄膜电极(pH flexible electrode, pH/FE)和尿酸柔性薄膜电极(UA flexible electrode, UA/FE)。将pH/FE、UA/FE、自制薄膜凝胶型Ag/AgCl参比电极、Pt丝电极平放在塑料薄膜上,用含有饱和KCl的聚乙烯醇-琼脂膜包埋四电极,露出工作电极表面,构成贴敷式柔性一体化电化学传感器(Flexible integrated electrochemical sensor, FIES)。连接pH/FE,将pH 2.00～8.00的磷酸盐缓冲溶液(PBS)分别滴涂在FIES表面,结果表明,在方波伏安曲线上出现一个氧化峰,峰电位与pH值呈线性关系。将含有UA的PBS滴涂在FIES表面,连接UA/FE,采用方波伏安法研究了UA的电化学行为,氧化峰电流与UA浓度在5.0×10^-6～1.3×10^-4 mol/L范围内呈线性关系,检出限为2.0×10^-...     

太阳能热电互补高效空调系统应用

介绍一种由太阳能集热子系统(SES)、喷射子系统(ES)、机械压缩子系统(CRS)组成的热电互补高效空调系统(HEACS)。充分利用两种能源及各制冷方法的优点,通过能源特性匹配和制冷方法互补的途径,改善压缩式子系统的工作条件,提高复合制冷系统性能的同时节约高品位电能。通过实验分析太阳能集热子系统及喷射子系统的工作特性,并选取工作工况,为其应用于复合式系统提供研究基础及依据,进而测试热电互补高效空调系统性能。实验结果显示:与相同工作条件下的单压缩制冷循环相比,喷射/压缩复合式制冷循环运行工况的性能系数提升约30%,节电优势显著。     

柔性压阻式压力传感器的研究进展

柔性压阻式压力传感器作为柔性压力传感器的重要分支,具有结构简单、灵敏度高、工作范围大、响应速度快及稳定性高等特点,在人类运动行为探测、健康监测、仿生电子皮肤开发及人机交互等领域均具有潜在发展需求.但是截至目前,如何同时实现低成本、高性能、低能耗和自驱动仍旧是柔性压阻式压力传感器未来所面临的挑战,而新型传感机制的开发、新型功能化纳米材料的融合及柔性器件的新型制备工艺将是未来发展的方向.本文综述了近年来柔性压阻式压力传感器的研究进展,从传感机制出发,对柔性压阻式压力传感器的活性层材料种类和微结构设计类型进行了总结,最后对其未来的潜在应用进行了展望.     

中国聚变工程实验堆真空室超压保护系统中爆破片的选型与计算

参照相关标准,对聚变装置真空室超压保护系统(VVPSS)中爆破片进行了选型。结合VVPSS的工作要求,完成了爆破片的设计计算,初步得到爆破片直径为882mm,厚度为1mm。利用有限元分析软件对多种型号爆破片进行结构分析比较,最终选用了反拱环向开缝型爆破片。对最终选定的爆破片进行优化设计,使其达到设计要求。     

基于SWT方法的钢绞线索微动疲劳特性分析

为得到钢绞线索丝间接触区的应力场分布并预测微动疲劳裂纹萌生位置和微动疲劳寿命,本文利用参数化方法建立了精细化的钢绞线拉索有限元模型,包括整索模型和不同层丝间接触区域的局部精细化子模型.分析了钢绞线索在两种交变荷载工况下的应力场变化情况,并基于多轴疲劳SWT(Smith-Watson-Topper)临界平面法进行了疲劳特性分析和疲劳寿命预测.主要结论如下:钢绞线索内接触区边缘处的微动幅值较大,中心处几乎没有相对滑动,微动疲劳的初始裂纹萌生点位于接触区域边缘;经不同区域子模型分析比较,在轴向循环荷载作用下,外层钢丝的接触区域比内层钢丝更易发生微动疲劳损伤;在横向位移循环荷载作用下,同层钢丝因位置角度不同而产生了较大的疲劳特性差异,且相比轴向循环拉伸,该工况下最不利单丝的微动疲劳寿命更低;与非接触区域相比,接触区的疲劳寿命大幅降低,微动现象对钢绞线索的抗疲劳性能有明显降低作用.     

基于小圆孔结构纤芯的高双折射光子晶体光纤

为了实现高双折射光子晶体光纤,提出了一种在纤芯中引入微小圆孔的方法.利用全矢量有限元方法和完美匹配层条件研究了基于圆孔微细结构纤芯的光子晶体光纤的双折射特性.讨论了纤芯圆孔数量、孔径、间隔距离对光纤双折射特性的影响;设计了一种双折射达到10－2量级的光子晶体光纤.模拟结果表明采用三个以上圆孔可以获得较大的双折射,增大外包层数目可以有效减小约束损耗.     

描述复合型疲劳裂纹扩展路径的等效模型

复合型裂纹的扩展路径不同于Ⅰ型裂纹,会沿着与初始裂纹面不同的方向扩展,扩展路径的准确预测对扩展速率的评估具有重要的作用.采用最大周向应力准则和最小应变能密度准则进行扩展路径的预测时,开裂角的误差会使裂纹不断偏离实际路径,造成最终结果的较大偏差.论文将复合裂纹在扩展过程中的弯折裂纹简化为直线裂纹,对简化过程中所产生的误差进行定量分析,并在此基础上提出了一种描述复合型裂纹扩展路径的等效修正模型.将此模型写入ABAQUS扩展有限元模块,实现了基于等效修正模型的疲劳裂纹扩展程序.通过对含中心斜裂纹板的疲劳裂纹扩展试验,验证了该模型的有效性,预测的开裂角与试验结果基本一致,所得到的载荷循环次数低于试验值,对含裂纹结构的寿命评估偏于保守.