海洋柔性立管防弯器结构非线性刚度拓扑优化

防弯器是海洋柔性立管过弯保护的关键附件, 对提高立管的结构安全性具有重要意义. 目前, 防弯器结构设计主要采用尺寸优化方法. 然而, 与拓扑优化方法相比, 该方法能提供的设计空间有限, 其在提高防弯器的力学性能, 以及探索防弯器创新构型方面具有很大不足. 本文在Dirichlet边界条件下, 以最大化弯曲刚度为目标, 对同时考虑材料和几何非线性的防弯器结构拓扑优化方法进行研究. 通过引入Helmholtz-PDE过滤和Heaviside惩罚, 以克服优化中出现的棋盘格现象和灰度单元等数值不稳定性问题. 与此同时, 研究引入了对称算子, 以提高往复性载荷作用下防弯器结构的承载能力和可制造性, 并且采用伴随法对优化问题的灵敏度进行了推导. 此外, 为了提高结构分析和优化的效率, 研究还基于PETSc库建立了并行程序框架. 数值算例中, 在材料体分比相同的情况下, 对防弯器结构分别进行了2D和3D非线性拓扑优化, 并对两种优化结果的承载能力进行了对比. 数值算例结果表明, 相比于防弯器2D拓扑优化结果, 在大部分波浪载荷方向下, 3D拓扑优化所给出的防弯器设计方案具有更为优越的结构性能. 本文所建立的3D非线性拓扑优化技术, 为深水恶劣海况下的高性能防弯器结构设计提供了新的理论模型和实现技术.      

30GHz RF脉冲展宽器

RF脉冲展宽器用来把高功率窄脉冲变换为较低功率的长脉冲,CLIC实验装置CTFⅡ中的功率提取结构已经可以提供功率达280MW,脉宽16ns的30GHz RF脉冲,为了用它来研究加速结构的最高表面场强和脉宽的关系,设计了30GHz RF脉冲展宽器,完成了系统设计,微波部件的设计及加工,系统的调试,最后安装在CTFⅡ上,并成功进行了高功率实验.     

我国功率超声的现状及其发展

这里所说的功率超声,主要是指利用较大的超声能量进行清洗、加工、处理,以及超声治疗和外科手术等,所使用的频率一般在10kHz—60kHz(有的达MHz以上),声强度从零点几瓦/cm~2到几百瓦/cm~2(一些特殊应用还要高). 我国从事功率超声的研究,已有近三十年的历史.五十年代后期,除研制出供科研用的较大型的超声设备之外,一般的功率超声设备已供应市场.目前,功率超声已渗透到国防和国民经济的许多重要领域.诸如:机械、电子、半导体、冶金、化工、能源、医药、农业、原子能以及纺织、印染和工艺美术等行业.一支功率超声的科研队伍已逐步成长起来,为国家解决了一批生产技术中的难题.特别是近几年为国家做出了显著的成绩,已有几十项成果受到省市级部门的奖励,有的还受到中央部门和国家级的奖励.设备的生产能力已达到一定的规模,每年可为市场提供约四千台设备,年产值约三千多万元.不仅通用设备已逐渐系列化,而且一些专用设备和半自动化与自动化的设备也已陆续投入市场. 国际学术交流,也陆续开展起来.近几年来已提供近十篇文章参加了国际性的学术交流,有的受到国外同行的重视和好评.我国功率超声的研究已跻身于国际行列. 下面想从功率超声的基础研究,设备的研制和生产,功率超声的应用和对国民经济建设的作用三方面,阐?     

422.7nm法拉第反常色散滤光特性

对工作在第ｇ条夫朗和费暗线（４２２．６７４ｎｍ）的法拉第反常色散滤光器的滤光特性进行了理论分析和讨论。     

大非线性相移下光学非线性Z扫描特性的研究

采用高斯分解法(GD)对大非线性相移下的Z扫描特性进行了分析,通过对数值算法的优化,将GD推广到对脉冲入射激光下大非线性相移下的Z扫描理论分析.对不同条件下大非线性相移Z扫描曲线峰谷结构的比较,发现在大非线性相移的情况下,Z扫描曲线的峰和谷随透过光阑或入射光强变化表现出某些新的特性.随着透过光阑孔径的增加,Z扫描曲线峰的变化要明显快于谷的变化,而且在谷明显存在的情况下,峰很快消失.采用皮秒脉冲激光下的纯二硫化碳实验对理论结果加以验证,实验结果和理论分析相一致.我们的分析结果对大非线性相移下Z扫描测量有一定的指导性意义,避免在大非线性相移下对Z扫描结果产生错误的分析.     

超短基线基阵基元相移差的测量

本文针对超短基线定位系统定位精度不高的问题，首先介绍了一种改进阵形的高精度定位算法，然后介绍了如何测量基阵附加相移的方法，并在湖试中，应用了此方法得到的补偿相移值，取得较好的定位效果。     

基于电子隧穿的固体致冷器

对于宇宙微波背景辐射各向异性的探测来说，为了达到分辨率优于10^-6的要求，必须将星载薄膜光子敏感器冷却到0．1K以下的低温．同时，由于是星载探测器，相应的致冷系统必须是体积小且重量轻．最近，来自美国国家标准技术研究院的Clank A M等，将基于量子力学隧穿效应的固体致冷器实用化，制成了可以满足上述要求的NIS致冷器．新致冷器具有多层膜结构，     

用双图全息相移干涉法计算与时间有关的位相分布

提出一种双图全息相移干涉法．该方法可以用来计算与时间有关的位相分布，两幅全息干涉条纹图可以同时得到，并且有固定的９０°位相差．虽然两幅条纹图的位相可以随着时间变化，如环境影响，或载荷变化，但他们之间的位相差恒定．该方法利用二维傅氏变换，结合偏振相移法以及分光技术．     

减少自变量与ALOPEX算法在二元光学元件设计中的应用

建立了在二元光学元件优化设计中独立自变量数目与入出射图案之间的数学关系，指出了以往将元件所有单元位相作为自变量直接进行优化的不当所在，为减少设计中计算量与得到好的设计结果提供了一条有效途径；另外，成功地将一种比模拟退火算法计算量小的优化算法－ＡＬＯＰＥＸ应用到二元光学元件的设计中来，结合这两方面，提出了一种计算量小，且抗局部极值能力强的通用二元光学元件设计方案，最后比较了多种算法的设计结果。     

小周期波荡器自由电子激光器：数值模拟与实用化设计

采用三维自洽非线性理论计算方法,针对小周期波荡器自由电子激光器进行了数值模拟计算研究.结果表明,在我所现有脉冲线加速器基础上,采用周期为10mm的波荡器,可获得输出功率为20MW,波长为1.7mm的自由电子激光.最后给出实用化总体实验设计方案.