Study on wave dispersion characteristics of piezoelectric sandwich nanoplates considering surface effects

In this study, the wave propagation properties of piezoelectric sandwich nanoplates deposited on an orthotropic viscoelastic foundation are analyzed by considering the surface effects (SEs). The nanoplates are composed of a composite layer reinforced by graphene and two piezoelectric surface layers. Utilizing the modified Halpin-Tsai model, the material parameters of composite layers are obtained. The displacement field is determined by the sinusoidal shear deformation theory (SSDT). The Euler-Lagrange equation is derived by employing Hamilton’s principle and the constitutive equations of piezoelectric layers considering the SEs. Subsequently, the nonlocal strain gradient theory (NSGT) is used to obtain the equations of motion. Next, the effects of scale parameters, graphene distribution, orthotropic viscoelastic foundation, and SEs on the propagation behavior are numerically examined. The results reveal that the wave frequency is a periodic function of the orthotropic angle. Furthermore, the wave frequency increases with the increase in the SEs.

     

Influence of nonlinear spatial distribution of stress and strain on solving problems of solid mechanics

Applied Mathematics and Mechanics - The stress and the strain should be defined as statistical variables averaged over the representative volume elements for any real continuum system. It is shown...     

Generalization of Strang's Preconditioner with Applications to Toeplitz Least Squares Problems

In this paper, we propose a method to generalize Strang's circulant preconditioner for arbitrary n-by-n matrices A_n. The th column of our circulant preconditioner Sn is equal to the th column of the given matrix A_n. Thus if A_n is a square Toeplitz matrix, then Sn is just the Strang circulant preconditioner. When Sn is not Hermitian, our circulant preconditioner can be defined as . This construction is similar to the forward-backward projection method used in constructing preconditioners for tomographic inversion problems in medical imaging. We show that if the matrix A_n has decaying coefficients away from the main diagonal, then is a good preconditioner for An. Comparisons of our preconditioner with other circulant-based preconditioners are carried out for some 1-D Toeplitz least squares problems: min ∥ b - Ax∥₂. Preliminary numerical results show that our preconditioner performs quite well, in comparison to other circulant preconditioners. Promising test results are also reported for a 2-D deconvolution problem arising in ground-based atmospheric imaging.     

基于视觉辐条图案识别方法的蓝宝石引晶机制研究

工业生产蓝宝石晶体过程中,引晶步骤有着至关重要的地位。引晶必须在温度梯度较小,温度分布趋于稳定的条件下进行。目前,工业生产蓝宝石主要依靠人工经验操控籽晶杆实现引晶操作,但是人工引晶操作的准确性不高会导致成品品质不佳、资源浪费。为此,本文提出一种基于蓝宝石视觉辐条图案识别方法来检测蓝宝石熔体状态自由液面状态,从而实现一种高效率引晶的机制。此方法利用经典骨架化算法细化辐条图案,Harris算子实现特征信息的提取,提取的特征信息放入运动轨迹模型中判断熔体稳定性,分析液面温度分布稳定性从而实现引晶。结果表明,此算法具有有效性,蓝宝石晶体引晶效率大大提高,生产出的成品良率也有提升,可有效指导蓝宝石的工业生产。     

一种通过梯形PPMgLN波导倍频实现带宽可调谐光源的理论研究

本文设计了一种梯形的周期极化掺镁铌酸锂(PPMgLN)波导,并通过在传播方向上引入温度梯度来拓宽其倍频(SHG)过程的泵浦光源可接收带宽。通过有限差分的光束传输法,计算波导的有效折射率,并进行波导尺寸的设计。结果表明,通过改变梯形波导不同位置的温度,使其形成一个温度梯度,可拓宽泵浦光源的波长可接收带宽。本文所设计的PPMgLN波导最大泵浦光源可接收带宽为C波段,即1 530~1 565 nm,该波导可倍频C波段,得到输出波段带宽为765~782.5 nm,温度调谐范围为30~150 ℃。     

离子色谱线性梯度淋洗分离阴离子的计算机模拟

建立了使用氢氧化钠淋洗液时用计算机模拟离子色谱梯度淋洗分离阴离子的新方法,研究了在线性梯度淋洗过程中不同时间阴离子在色谱柱中的位置及所在位置的淋洗液浓度,得出阴离子在不同时间的容量因子、迁移速度,通过积分得到保留时间。再根据离子色谱峰峰形变化的规律,得到色谱峰峰形的参数。模拟色谱图保留值与实验值的相对误差小于5%,模拟色谱图的色谱峰峰形与实验所得到的色谱图的色谱峰峰形也非常接近。     

多元统计分析中一类矩阵迹函数最小化问题的有效算法

研究来源于多元统计分析中的一类矩阵迹函数最小化问题minc+tr(AX)+∑mj=1tr(BjXCjXT),s.t.XTX = Ip,其中C为常数,A∈Rpxn(n ≥ p),Bj∈Rnxn,Cj∈Rpxp为给定系数矩阵.数值实验表明已有的Majorization算法虽可行,但收敛速度缓慢且精度不高.本文从黎曼流形的角...     

相干梯度敏感干涉测量技术及在静态断裂力学实验中的应用

介绍了相干梯度敏感(CGS)干涉测量技术的基本原理及其在静态Ⅰ型断裂实验中的应用,验证了该方法对裂纹尖端局部变形场和断裂特性进行定量研究的可行性。给出了代表静态Ⅰ型裂纹尖端奇异场光力学信息的CGS控制方程,模拟并分析了Ⅰ型裂纹尖端的CGS条纹模式,对静态Ⅰ型裂纹尖端变形场和断裂特性进行了三点弯曲的CGS试验,并提取了应力强度因子KⅠ。结果表明,试验结果与理论分析结果相吻合。     

折射率连续周期分布一维光子晶体的带隙分析

微分传输矩阵法(DTMM)可以解析求解一维非均匀介质中的波动方程。用该方法,对几种折射率连续且周期分布的一维光子晶体进行了带隙分析。结果表明,折射率连续变化的一维周期结构也具有明显的带隙特征,折射率变化越平缓,光带隙的宽度越小。对于折射率正弦变化的一维光子晶体,其折射率变化得越剧烈,光子晶体的中心频率越小,带隙越宽;同时,折射率的平均值越大,中心频率越小,带隙越窄。由于材料的物理特性都是连续变化的,同样可以把结构推广到一维周期性功能梯度材料。     

三维位势问题的梯度边界积分方程的新解法

三维位势问题的边界元分析中,关于坐标变量的边界位势梯度的计算是一个困难的问题. 已有一些方法着手解决这个问题,然而,这些方法需要复杂的理论推导和大量的数值计算. 本文提出求解一般边界位势梯度边界积分方程的辅助边值问题法. 该方法构造了与原边界值问题具有相同解域的辅助边值问题,该辅助边值问题具有已知解,因此通过求解此辅助边值问题,可获得梯度边界积分方程对应的系统矩阵,然后将此系统矩阵应用于求解原边值问题,求解过程非常简单,只需求解一个线性系统即可获得原边值问题的解. 值得注意的是,在求解原边值问题时,不再需要重新计算系统矩阵,因此辅助边值问题法的效率并不很差. 辅助边值问题法避免了强奇异积分的计算,具有数学理论简单、程序设计容易、计算精度高等优点,为坐标变量梯度边界积分方程的求解提供了一个新的途径. 3个标准的数值算例验证了方法的有效性.