GMF双层膜几何非线性变形模型及实验研究

超磁致伸缩薄膜(GMF)在磁致伸缩效应下的变形具有明显的几何非线性特征,应用几何线性理论描述GMF的应力应变及本构关系存在较大误差.结合几何非线性弹性理论,并将磁致伸缩效应等效为GMF上体积力作用下的变形效应,建立了GMF双层膜的几何非线性变形模型,推导出了GMF在磁场作用下的挠曲线方程.用泰勒级数法求得了挠曲线模型的数值解,采用悬臂梁式超磁致伸缩双层膜(TbDyFe-Polyimide(PI)-SmFe和TbDyFe-Cu-SmFe)对模型进行了实验验证,结果表明,所提出的几何非线性挠曲线模型与实验结果具有较好的一致性.     

具有气敏涂层的GMF静态磁机耦合模型及实验研究

为实现超磁致伸缩薄膜(GMF)在微气体传感器领域的应用,需要研究其在气敏涂层条件下的磁致伸缩特性.以几何非线性弹性理论为基础,将磁致伸缩效应等效为GMF上体积力作用下的变形效应,建立了具有气敏涂层的悬臂梁式结构双层GMF低磁场下静态磁机耦合模型,解析了GMF悬臂梁末端的磁场与位移的数学关联.通过对双层薄膜TbDyFe/PI/SmFe和TbDyFe/Cu/SmFe进行试验,验证了磁场与位移数学关联的正确性.结果表明,曲线模型有较好的预测性,具有气敏涂层的GMF表现出更好的磁致伸缩效应.     

Heaviside函数的Laplace变换建立超静定梁挠曲线方程

针对不同性质荷载作用下的悬臂梁受力情况,将Heaviside函数直接引入3种悬臂梁的弯矩方程,从而建立了悬臂梁弯矩方程的通用表达式,并对该方程进行Laplace变换,得到了不同荷载作用下的超静定梁挠曲线方程。该方法简化了计算过程,减少了计算量,其结果与结构力学中的已知结论一致。最后列举了一个实例进行分析,证明其是超静定梁挠曲线计算的一种较为快捷的计算方法。     

磁控溅射SmFe2 GMF的工艺及膜性能研究

采用正交试验方法研究了磁控溅射的工艺因素:溅射功率、溅射气压、基片到靶材的距离等对SmFe2超磁致伸缩薄膜制备的影响;用SEM能谱仪研究了获得的SmFe2薄膜的成分;用小角度X射线掠射法研究了获得的SmFe2薄膜的结构;得到了磁控溅射制备SmFe2薄膜的优选工艺条件;并测量了该工艺条件下SmFe2GMF的磁致伸缩系数λ.     

超磁致伸缩材料内部磁场与涡流损耗理论分析

在对纵向激励磁场中超磁致伸缩材料进行分析的基础上,利用Maxwell's方程建立了用Bessel函数描述的超磁致伸缩材料内部磁场分布函数,由Bessel函数解析方法确立了超磁致伸缩材料内部磁场Kelvin表达式.通过对材料内部磁场分布的定性分析,得出内部磁场具有典型滞回特性.利用磁能理论对材料内部涡流损耗进行了初步理论分析,得出由Kelvin函数表示的材料内部涡流损耗表达式.并对激励频率、电导率、材料半径等因素对涡流损耗的影响进行了初步讨论,为超磁致伸缩材料参数的选取奠定了基础.     

人工肌肉IPMC电致动响应特性及其模型

采用自行设计的悬臂梁装置对人工肌肉IPMC的电致动响应特性进行测试,研究在直流电压作用下悬臂梁位移与电压的关系及在方波电压作用下位移与电压频率的关系,建立IPMC材料的力学模型;提出IPMC材料悬臂梁电致动挠曲线方程的大变形解法,导出作用于IPMC悬臂梁上的等效弯矩与电压、频率的函数.测试结果表明,在电压为5 V时位移达到最大值11.1 mm;当电压的频率大于30 mHz时,随着频率的增加,悬臂梁的位移逐渐减小,且在30～100 mHz时下降迅速.模型计算结果与测试结果最大相对误差在10%以内,证实了模型的准确性.     

红外光激励的CNF复合微悬臂梁稳态响应特性

研究了红外光源激励下,以碳纳米管薄膜为吸光层的复合结构微悬臂梁的光热响应特性.建立了温度分布理论模型和光热挠曲理论模型,进而得到其一维温度分布与激光照射位置的关系.由光热挠曲模型,对碳纳米管薄膜的厚度进行了优化设计,最后计算得到微悬臂梁的挠曲量随激光功率线性增加,结果表明以碳纳米管薄膜作为吸光层的复合结构微悬臂梁使光热探测灵敏度提高了1.2倍.研究结果表明,该类碳纳米管薄膜为吸光层的复合结构微悬臂梁作为高灵敏度光热传感器的可能性.     

考虑介电常数影响的GMA内部磁场特性分析

以Maxwell’s方程为基础,结合超磁致伸缩材料压磁方程,建立了考虑介电常数、预压应力等参数的超磁致伸缩材料内部磁场径向分布模型,并对其进行了理论分析和数值仿真.讨论了介电常数、预压应力、激励频率等参数对材料内部磁场分布及滞回特性的影响.结果表明,超磁致伸缩材料径向内部磁场分布具有明显的集肤效应和滞回特性;受电导率与介电常数共同影响,材料的磁场分布出现了双峰现象;沿磁致伸缩材料半径增大方向,外激励磁场与材料内部磁场的滞回特性逐渐减弱,磁场损耗随之降低;随着预压应力的增大,材料内部的集肤效应逐渐减小.     

超磁致伸缩换能器的声辐射特性

对超磁致伸缩大功率换能器的声辐射振动特性进行了理论分析与实验研究,将在一定预压应力下处于阶跃段的磁致伸缩棒简化为磁场强度与磁致伸缩应变的单输入单输出的线性系统·以静态试验数据为基础,建立等效的动态磁致伸缩模型·对指数形变幅杆的设计进行了理论分析和讨论,着重计算与设计了相关的振速分布、应力分布、振幅放大系数及节面位置等参数,测试中发现超磁致伸缩换能器频率范围较宽·试验得到了影响换能器发射声波主频率和最大振幅的若干参数·提高换能器的电声转换效率,增大换能器的发射功率的有效途径是选择合理辐射面质量和配重质量之间的比值,使能量流向辐射面一侧·所得结果可以为进一步优化超磁致伸缩换能器提供设计参考·     

磁膜-衬底悬臂梁系统中薄膜应力与应变分析

运用能量极小原理,研究了磁性薄膜-非磁衬底悬臂梁系统的弯曲问题,着重分析了悬臂梁体系的中平面、磁膜内应力和应变与构成悬臂梁的两种材料的几何参数和物理参数的关系,给出了这些参数对磁膜．衬底悬臂梁系统弯曲特性的影响．结果表明,由于磁致伸缩效应是各向异性膨胀,体系的中平面在一般情况下是各向异性的．随着磁膜厚度的增加,中平面迅速下降,同时衬底对磁膜的束缚减小,从而释放了磁膜内应力,即应力减小;而磁膜应变随膜厚增加而增加．材料泊松比对垂直于磁化方向的应力和应变以及中平面的影响较大．但是,对磁化方向的应力、应变中平面的影响很小,这一性质来源于磁化方向上磁膜主动伸缩效应．     

转基因食品及其发展

随着转基因食品的发展,转基因食品的安全性引起了全球社会的普遍关注.对转基因食品的安全性进行正确的评价,加强对转基因食品的管理是摆在我们面前的重要课题.探讨了人们对转基因食品的安全性评定及其现存的危害,最后展望了转基因食品的发展前景.     

转基因食品安全的生态伦理学探析

转基因食品已经存在了十几年,但人们对它安全的争议仍然颇多.与此同时,转基因作物种植面积又在逐年扩大.转基因食品应该如何发展?笔者从生态伦理学角度,以生态化生存模式为背景,在重新认识转基因食品安全及发展问题的基础上,探讨相应对策.     

转基因食品政策差异的影响因素分析

近些年来转基因食品一直是人们关注的焦点 ,为了有效地管理转基因食品 ,各国制定了相应的政策和法规 .美国、欧盟和日本分别代表宽松、严厉和灵活等三种宽严不同的管理类型 .本文分析了影响转基因食品政策和法规的主要因素 ,这对进一步完善我国的转基因食品管理具有重要的意义     

2D广义中值滤波

给出了广义中值滤波的基本定义和数学模型，导出了有关性质，证明了一些滤波定理，最后在此基础上讨论了有关应用问题。     

高斯隶属度函数模糊神经网络在肺癌诊断中的应用

选用隶属度函数为高斯函数的模糊神经网络用于肺癌诊断,尝试提高诊断的正确率.对于非二值输入参数,首先用高斯隶属度函数模糊化,然后与二值参数一起作为BP神经网络的输入参数.所用病例被随机分为训练集和证实集,训练模糊神经网络,用证实集测试该网络区分肺癌与非肺癌的能力.结果表明,用高斯隶属度函数的模糊神经网络比作为对照的三角形隶属度函数模糊神经网络诊断正确率有所提高,而且对病例如何分组不敏感.     

法治框架下转基因食品认知的实证展

法治是一种规则之治.当代中国语境下的转基因食品面临技术与经验的博弈.法治框架下的转基因食品认知不仅涉及民众切身利益,且关乎整个国家经济、社会繁荣与发展.从法治视角审视当下中国对于转基因食品的诸多争议,有助于更好地把握现代科学技术在法治进程中所扮演的多重角色与身份.基于此,法治框架下的转基因食品认知可以且应当以实证调查与分析为切入点,在技术与经验之间寻找符合法治规则的平衡点.     

光纤磁致伸缩传感器灵敏度的研究

研究了光纤磁致伸缩传感器的灵敏度与其磁致伸缩套层厚度的关系.从磁致伸缩应变的一般公式出发,应用力学平衡条件,可求出光纤与磁致伸缩套层粘合后的共同应变,根据光弹理论的公式,即可给出灵敏度与套层厚度关系的明确表达式.     

人工神经网络在星载散射计海面风场反演建模中的应用

地球物理模型函数(GMF)是散射计风场反演的基础及算法有效运行的前提条件。采用传统的统计方法建立GMF往往需要大量的、多种参数条件下的雷达后向散射测量数据。以圆锥扫描散射计SeaWinds为例,根据其特点,建立了一个两种极化方式下统一的神经网络模型函数(NN GMF),并对风速、相对风向采样间隔和测量值数目对模型精度的影响进行了详细分析。通过与Qscat-1模型进行比较,发现该神经网络模型在采样间隔较大或测量值数目较少的情况下,仍能较好地体现SeaWinds散射计的海面后向散射特性。