基于光滑有限元的含裂纹复合材料的虚拟裂纹闭合法

为提高求解断裂参数的精度和效率,将光滑有限元法与虚拟裂纹闭合法相结合,提出光滑有限元-虚拟裂纹闭合法.对含不同长度和角度的倾斜裂纹复合材料圆板的断裂参数进行了求解,并与有限元-虚拟裂纹闭合法计算结果进行了对比.数值算例结果验证了该方法具有高精度,裂纹尖端处单元不需特殊处理,对网格尺寸要求低等优点,是分析断裂问题简洁高效的数值计算方法.     

空间直梁传递矩阵的物理意义推导法

基于传递矩阵中各元素的物理意义,采用单元基本计算体系,利用平衡条件和虚功原理推导了考虑弯矩、剪切和轴力影响的空间弹性直梁在无外荷载及各种外荷载作用下的传递矩阵,并针对实例,对所推导公式进行编程运算,得到示例桥梁关键截面的内力。将计算结果与有限元法计算结果进行比较,二者吻合良好,表明推导方法可行。该方法避免了初参数法的繁琐,概念清晰,求解简便,并可以应用到其他结构在不同荷载情况下传递矩阵的推导。     

暗能量转换成为附加磁能的论证

在PWM反激式开关电路中,开关管导通的时间为电感的储能阶段,开关管关断的时间为电感的释能阶段。依据电磁感应定律,在电感的储能阶段,当铁心被磁化到饱和之后,随着磁场的增加其磁通量将保持不变,电感将无自感电压产生,即楞次定律失效,导致没有了输入电能,但是储存的磁能却会随着磁场的增加而增加,产生出附加磁能,表现出电磁能量放大现象。依据能量守恒定律,只会是暗能量参与转换成为了附加磁能,才会促成电磁能量放大现象。     

基于RN8209高精度多路智能电表研究

介绍了一种以RN8209高精度电能计量芯片为核心,采用ATmega 32单片机为主控芯片的高精度多路智能电表的设计。该装置可采集多路电能信号并处理,以其中一路采集模块为例,完成了对电能信号的高精度采样任务,并可任意扩展到六路以上,实现联合控制功能。     

激光间接驱动聚变内爆流体不稳定性研究

激光间接驱动惯性约束聚变(ICF)内爆过程多层靶球各个界面发生的流体力学不稳定性是影响聚变点火成功的关键因素.为深入了解内爆过程这样不稳定性的发生、发展和它对聚变点火的影响,研制成了研究内爆多介质辐射流体力学过程的高精度二维(局部三维)大型LARED-S程序,并在长期研究实践中不断发展和改善.该程序模拟结果与不稳定性线性和弱非线性解析结果,以及非线性激波管实验结果都很好符合.应用这一程序,进行了大量数值模拟研究,结合理论模型分析,获得了大量流体力学不稳定性发展和演化的重要结果和物理规律认识.获得了具有不同密度、速度、磁场分布的Rayleigh-Taylor(RT)和Kelvin-Helmholtz(KH)不稳定性的线性增长率,以及它们在不可压缩条件下的弱非线性发展的解析解,表明了两者在不同Froude数、密度过渡层厚度、速度剪切层下的竞争关系;通过数值模拟,发现弱预热条件下烧蚀RT不稳定性二次谐波非线性发展导致不稳定增长尖钉(Spike)断裂的重要过程;数值模拟进一步揭露了强预热条件下,烧蚀RT不稳定性非线性发展导致不稳定增长尖钉出现射流状结构,气泡发生加速;还发现强烈的电子热传导使初始单模扰动的KH不稳定性大大削弱,然而却可能使两模扰动非线性发展增大混合尺度.在神光II激光装置上开展了一系列烧蚀RT不稳定性实验.平面靶烧蚀加速飞行轨迹实验结果与LARED-S模拟结果的比较表明腔壁辐射源能流明显小于激光注入孔的辐射能流,且辐射源的非平衡Planckian谱对靶的飞行轨迹和扰动增长有重要影响.实验分别观测到初始小扰动幅度烧蚀RT明显的增长和初始大扰动幅度尖钉变窄和气泡变宽的清晰物理图像.通过提高空间分辨率,实验获得了二次和三次谐波的增长数据.模拟结果与实验结果相符合.神光II激光装置上开展的流体不稳定性实验考核了LARED-S程序的一维和二维计算.在上述理论和实验认识基础上,进行了ICF聚变点火靶物理研究.主要研究靶丸内外表面单球谐模扰动、辐射不对称性、内爆热斑界面不稳定性、黑腔辐射M带以及氘氚(DT)主燃料低阶模面密度不均匀性等物理过程对ICF内爆流体不稳定性的影响.对于ICF间接驱动初始烧蚀层外表面和DT冰内表面的单模粗糙度扰动和辐射驱动不对称性扰动,获得了不稳定性增长规律,提高了热斑界面扰动增长对点火影响和黑腔M带X射线能谱对内爆稳定性影响的物理认识.模拟研究表明DT主燃料面密度不均匀严重影响内爆动能转换为燃料内能的效率和内爆惯性约束时间.研究结果不仅对研究ICF内爆点火有重要参考价值,而且对发生在天体和自然界中流体不稳定性的物理本质理解会有帮助.     

大科学装置与高能宇宙线起源的探索

大科学装置已经成为全球创新系统中具有支撑作用的框架结构,对中国作为一个国家和宇宙线物理作为一个研究领域来说也是一样的.在其一百年发展史中,传统的宇宙线研究并非完全以大科学装置为依托.20世纪80年代以后,为了探索宇宙中微子和极高能宇宙线粒子,那必不可少的巨大中微子灵敏体积和至少上千平方公里的极高能宇宙线探测面积才给这个古老的学科设定了新的标准,而随之提出的几个大科学装置相继建成并在近几十年的宇宙线研究的辉煌成就中占据了核心地位,尤其在甚高能伽马射线天文学.在过去的20年内,中国为发展巡天普查伽马射线源的广延空气簇射技术做出了巨大的努力,成功地运行了ASγ和ARGO-YBJ两个高海拔国际宇宙线实验.现在,我们提出独具特色的高海拔空气簇射测量装置LHAASO的建设计划,建设面积达一平方公里的复合探测器阵列,以多种探测手段的有机组合寻求发现高能宇宙线起源,挑战新世纪里未解之科学难题.凭借其30 TeV以上最高的探测灵敏度,LHAASO将成为整个宇宙线研究领域的支柱项目之一.     

双E型六维力传感器矩形梁强迫振动分析

六维力传感器弹性体一般采用组合梁结构,每个分方向的输出信号中不可避免地存其它分方向的受力信号的耦合输出。在动载工作条件下,六维力传感器动态耦合输出非常复杂。为了从理论上揭示六维力传感器动态耦合输出的主要特征,本文以双E型六维力传感器中的矩形梁为对象,建立力学模型,采用弹性力学基本理论和达朗贝尔原理,选取矩形梁前三阶振型,推导出其它五个分方向受力在Mz主方向的动态耦合输出,并绘制出动态应变图,为六维力传感器动态解耦提供了理论依据。     

三束储存与电子同步运动的动力学稳定性

近年来,多束存储的动力学稳定性问题一直是人们关注的一个重要问题.本文考虑了频率扰动和运动阻尼的影响,引入高阶相移因子把粒子同步运动方程化为广义Duffing方程.用摄动法导出了系统的近似解,并分析了系统在?/??1/2,1/3共振线附近的运动行为.揭示了系统跳跃现象和临界特征,讨论了系统的数学稳定性和物理稳定性.结果表明,系统稳定性与它的参数有关,只需适当调节这些参数就可以保证系统是稳定的.     

基于FIB和TEM的纳米材料中界面分层破坏的实验方法研究与应用

本文针对三维尺寸均处于纳米量级的材料与结构中常见的界面分层破坏问题,利用聚焦离子束技术(FIB)和透射电子显微镜(TEM)开发设计了一套研究纳米材料中界面端部裂纹启裂行为的实验方法.采用FIB成功从宏观多层薄膜材料(硅/铜/氮化硅,Si/Cu/SiN)中切割制备出了由硅基体(Si)和200 nm厚铜薄膜(Cu)及1000 nm厚氮化硅层(SiN)构成的纳米悬臂梁试样.利用高精度微小材料加载装置,在TEM中对该试样进行加载实验,并原位观测了不同试样中Cu/Si界面端部裂纹启裂的行为.通过对启裂瞬时Cu/Si界面上临界应力分布的有限元分析发现,不同尺寸试样中的界面上法向应力与剪切应力均集中在距界面端部100 nm的范围内,且临界法向应力远大于剪切应力.对应力分布的进一步分析则发现,距界面端部5 nm区域内的法向应力场控制着Cu/Si界面的分层破坏过程,可用于表征界面分层破坏的局部控制准则.     

一类变系数非线性波方程的能量估计

用Holder不等式,Cauchy不等式和Gronwall不等式,证明变系数非线性波方程{y″-div(c(x)▽y)+a(x,t)y=b(x,t),(x,t)∈Ω×[0,T]y(0,t)=y(1,t)=0,t∈[0,T]y(0)=y0,y′(0)=y1,x∈Ω}在空间L2(Ω)×L2(Ω)上的能量估计.