有限元法对正三棱柱吸声体的模态分析

文章利用有限元法分别对穿孔板和正三棱柱进行模态分析.在分析过程中,同时改变穿孔板和正三棱柱的板厚、穿孔直径、穿孔率和材料四个参数,通过参数的改变来分析比较固有频率变化和模态分布情况.研究结果表明:改变其中任何一个参数,吸声体固有频率随阶次增加而呈规律性变化,但模态分布变化不大.在改变板厚、材料、穿孔率时.自振频率变化均比改变孔径时变化大.     

微穿孔板吸声结构在阶梯教室中的应用

依据马大猷教授的微穿孔板基本理论,进行参数选择并设计了微穿孔吸声反射板结构,用于阶梯教室中,分析了这种微穿孔吸声反射板结构在阶梯教室中的声反射和声吸收的性能。     

微穿孔板吸声结构在阶梯教室中的应用

依据马大猷教授的微穿孔板基本理论,进行参数选择并设计了微穿孔吸声反射板结构,用于阶梯教室中,分析了这种微穿孔吸声反射板结构在阶梯教室中的声反射和声吸收的性能.     

微穿孔板吸声结构在阶梯教室中的应用

依据马大猷教授的微穿孔板基本理论，进行参数选择并设计了微穿孔吸声反射板结构，用于阶梯教室中，分析了这种微穿孔吸声反射板结构在阶梯教室中的声反射和声吸收的性能。     

基于有限元法的挖掘机履带架模态分析

在挖掘机中存在很多周期性变化的激振源,如齿轮的啮合、辊子回转过程中的冲击振动等。如果挖掘机某一零部件的固有频率与上述激振源的频率重合或成整数倍关系时,这个零部件就有可能会发生共振,严重时造成零部件破坏或挖掘机不能正常工作。履带架是挖掘机的主要支承部件,如果履带架发生共振,将会造成严重的后果。因此,在挖掘机设计时,有必要了解履带架的固有频率和振型,利用有限元分析软件ANSYS进行模态分析,避免作业时产生振动过大的情况。     

燃煤颗粒物三模态的有效识别

为有效识别燃煤颗粒物模态, 提出了一种新的基于Al元素粒径分布的识别方法, 结果证明燃煤颗粒物实际上呈三模态分布, 而非传统的双模态分布. 分析表明超细模态产生于无机物的气化-凝结过程, 粗模态主要由熔融矿物的聚合形成, 而中间模态主要由气态组分在细小残灰颗粒上的异相冷凝/反应生成. 对S元素粒径分布的研究进一步证明了Al元素粒径分布在燃煤颗粒物三模态识别中的合理性和有效性. 研究表明利用Al元素粒径分布不仅能有效识别颗粒物三模态, 而且能准确地定义各模态的分界粒径, 比常用的质量或体积等粒径分布具有更大的优越性, 为深入揭示颗粒物的形成机理及其物化特性表征提供了新的研究思路.     

北半球环状模异常时温度场异常的成因再探讨

关注1~3月的北半球环形模态正异常时, 相应的温度异常的原因, 对北半球环形模态正异常时纬向和经向风的异常、由风场异常带来的温度平流异常进行了详细分析. 分析结果表明: 北半球环形模态正异常时, 纬向风和经向风都伴随有强烈异常, 由二者共同带来的温度平流异常是伴随着北半球环形模态异常时温度异常的主要原因. 纬向风异常带来的纬向温度平流异常是北大西洋和白令海降温趋势的主要原因, 而经向风异常带来的经向温度平流异常则是对美国的升温趋势, 加拿大和欧洲南部的降温趋势的主要贡献因素. 以上两者都会造成欧亚大陆北部的增温, 二者共同作用使得这个区域成为北半球环形模态正异常时增温最为明显的区域.     

梯度折射率超材料透镜

超材料是由人工设计的、具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构,有负等效质量密度、负等效弹性模量、负折射率等特性.声子晶体超材料是一种具有周期性结构的超材料,其布拉格带隙或局域共振带隙的存在使处于禁带频率下的声波或弹性波进入声子晶体后无法在其中传播.其能带特性可以通过设计进行调节,使通带频率下的声波或弹性波进入具有特定结构的声子晶体后,实现成像、聚焦以及定向传输等对波传播的极端控制功能.梯度折射率超材料是一种折射率随空间变化而变化的结构.梯度折射率透镜由局部非均匀结构组成,其折射率是空间坐标的函数.波在透镜中会沿着弯曲的轨迹传播,可以通过适当的设计实现对波的弯曲、偏转和聚焦等功能.梯度折射率的设计可以通过改变局部晶体单元的性质实现有效折射率的梯度分布,如改变声子晶体的晶格尺寸、散射体的填充率、散射体的材料等.此外,梯度折射率超材料透镜能够通过设计在宽频率范围内精准聚焦波,从而实现能量采集等工程应用.本文从光学理论原理、透镜设计及其应用三方面展开介绍,首先对理论基础以及目前构建梯度折射率器件的几种方法进行总结,然后从透镜的应用角度介绍几种典型案例,最后对透镜的未来研究作出展望.     

三参数冰相云微物理方案的构建及在单柱大气模式中的应用

云微物理的参数化对天气及气候的准确模拟至关重要,其中云粒子谱分布特征通过改变云演化发展和云辐射效应,必然进一步影响气候模拟.目前广泛使用的双参数云微物理方案,无法预报云粒子谱分布的谱形参数,阻碍了气候模式对云物理过程的准确描述.鉴于此,本文在单柱大气模式SCAM5.3(Single Column Atmosphere Model,Version 5.3)中增加雷达反射率因子的预报方程,构建了三参数冰相云微物理方案,实现了冰晶粒子谱分布谱形参数的预报.利用该模式,模拟了大气辐射观测计划在1997年夏季实施的为期29 d的观测个例(ARM97),分析了双、三参数方案对云量和辐射的模拟差异.结果表明:首先,三参数方案预报的冰晶粒子谱的谱形参数主要集中在0～4,峰值在2左右,至少有85%的μ都大于默认的0.其次,与双参数方案相比,三参数方案对云量的模拟更接近观测;利用辐射通量密度的观测值进行评估,发现无论是短波还是长波辐射通量密度,三参数方案的误差都比双参数方案小.最后,揭示了三参数方案对云量和辐射模拟效果的改进机理:主要是因为三参数方案减弱了冰晶到雪的自动转化过程,增强了冰晶凝华增长过程,从...     

作用于中小尺寸板状熔体表面电磁压力的分析

推导了一个适用中小尺寸板状熔体表面电磁压力的计算公式,给出了电磁压力系数ｐ与板厚ａ,电流频率ｆ以及材料的电磁参数μγ之间的准确关系,主要结果如下：（１）当ｆ,ａ及μγ足够大,使得板的厚度ａ与电流集肤厚度δ的比ａ／δ〉２．２时,电磁压力系数是一个常数（ｐ＝１）电磁压力可由公式Ｐｍ＝Ｂ＾２／２μ计算。（２）但若ｆ,ａ及μγ比较小,使ａ／δ〈２．２,则电磁压力必须由系数ｐ进行修正,也就是说,电磁压力不仅     

基于11年高度计资料的南海表层环流时空变化

使用11年较高分辨率卫星高度计资料，应用经验正交函数（EOF）分析，得到南海表层环流的空间模态及其时间演变过程．前3个模态呈现明显的季节变化特征，EOF1模态显示出南海海盆大尺度的闭合环流，峰值和谷值分别出现在11月份和4月份；EOF2描述次海盆尺度同向双涡结构，涡旋中心分别位于吕宋岛西面和中南半岛东南外海，峰值和谷值在7～8月份和1月份：EOF3描述南海西部的中尺度涡结构，它在7-9月迅速发展为一个强的气旋涡．季节变化明显的EOF1和EOF3两个模态也受到年际变化的调节，表明南海表层环流年际变化受E1 Nino和南方涛动（ENSO）事件影响显著，特别是1997／1998年强E1 Nino事件明显改变了南海的常态环流结构．EOF分析也显示，南海西边界有一系列气旋和反气旋相间的中尺度涡，呈现季节内变化和年际变化特征．     

二维准晶结构排列树枝状单元左手材料的电磁响应行为

提出了一种以二维准周期晶格分布树枝结构负磁导率材料模型, 研究了电磁波以不同角度入射于周期和准晶分布的树枝状结构负磁导率材料及其与金属丝阵列组合的左手材料的微波透射及反射行为. 结果表明, 以准晶分布的负磁导率材料以及左手材料的谐振峰随微波入射角度变化的影响较小, 并且准晶分布树枝单元间耦合模式的改变, 能增强或减弱整体的谐振特性, 为实现各向同性左手材料提供了新的途径.     

基于金相图片输入的功能梯度板件力学分析

建议一种细观元方法, 将材料金相图片信息替代传统力学分析的材料参数输入, 来进行力学行为分析, 完成材料细观结构与构件宏观响应间跨尺度分析. 细观元法在结构的常规有限元内部设置密集细观单元以反映材料细观构造, 又通过协调条件将各细观元结点自由度转换为同一常规有限元自由度, 再上机计算. 此方法可实现材料细观结构到构件宏观响应的直接过渡分析, 而计算单元与自由度又等同一般常规有限元, 为解决具有细观结构新材料与构件跨尺度分析提供一种新的有力工具. 直接从材料金相图片提供的复杂细观结构图形出发计算功能梯度板件力学响应, 给出了宏观力学量三维分布形态以及细观骨架上等应力线走向图.     

机场水泥混凝土道面断板防治

文章针对我国机场水泥混凝土道面断板破坏频繁的现状,在分析水泥混凝土道面断板危害的基础上,从材料、设计、施工和使用管理等方面揭示了混凝土道面断板的形成内因与外因,并提出了优选原材料、全方位设计、严格混凝土配合比、保证土基和基层质量、适时切缝、改善养护、加强施工与使用管理等防治措施,以期降低混凝土道面断板率,提高道面质量,延长道面使用寿命,实现混凝土道面的长寿面、低维护。     

基于树蛙脚掌的仿生六棱柱表面边界摩擦研究

湿润环境下软材料的摩擦受固液气多介质作用,一直都是摩擦理论的难点.师法自然,我们从自然界获取灵感,由树蛙脚掌能在湿环境中产生极强的摩擦力,来研究软材料在湿环境中的摩擦特性.本文表征了树蛙脚掌的结构和摩擦力,发现在边界摩擦状态下,界面间极薄的液膜有助于增大摩擦力.在树蛙脚掌湿摩擦力的启发下,设计制造出了一种仿生六棱柱增摩表面.通过对摩擦力表征发现,其边界摩擦能达到干摩擦的50倍.与光滑表面相比,仿生六棱柱表面能够产生稳定且持久的边界摩擦力,六棱柱表面亲水比疏水也有着更优异的边界摩擦性能.该研究结论有助于人们进一步认识软材料的湿摩擦机理,可以进一步帮助设计制造更强的湿吸附仿生表面.     

20世纪80年代后期西北太平洋夏季海表温度异常的年代际变化

揭示了1968～2002年期间西北太平洋夏季平均海表温度在20世纪80年代后期经历了一次年代际变化, 该年代际变化表现为西北太平洋(100°~180°E, 0°~40°N)夏季海表温度经验正交分析的第一模态由频繁的负位相转变为强的正位相, 该模态解释了总方差的30.5%. 在1968~1987年期间, 海表温度第一模态的负位相盛行(平均偏差为-0.586), 相应地, 负的海表温度异常占据了日本以南的西北太平洋和中国边缘海区; 而1988~2002年期间, 海表温度第一模态显示出强的正极性(平均偏差为0.781), 因此正的海表温度异常出现在西北太平洋. 伴随着夏季海表温度的年代际变化, 中国南部和东南部夏季平均降水量的增加超过了40 mm, 达到了0.05统计显著性水平.     

预应力作用下双层石墨烯低温热振动

热振动对纳尺度器件动力学特性有着重要的影响.为此,建立了预应力作用下,考虑量子效应的双层矩形石墨烯的等效连续介质模型.计算了不同预应力作用下,不同温度时双层石墨烯的固有频率和均方根振幅.双层石墨烯层间存在范德华相互作用,其同向振动固有频率与相同尺寸单层石墨烯固有频率相等,双层石墨烯存在大于同向振动频率的反向振动频率.考虑量子效应板模型得到的均方根振幅值小于结合能量均分原理板模型得到的结果.且随着温度的降低,两种板模型结果之间的差值增大,量子效应越来越明显.随着预应力的增加,双层石墨烯的固有频率值增加,均方根振幅值降低,量子效应的影响逐渐增加.预应力对同向振动的影响远大于对反向振动的影响.分析了零点能量对双层石墨烯热振动的影响,当计入零点能量后,石墨烯均方根振幅大于结合能量均分原理板模型预测的结果,且在零温时依然存在不为零的振幅.     

风速概率分布参数对城市扩展规模的响应

利用北京、哈尔滨、广州等8个大型城市气象站1985~2014年地面风速定时观测资料、同期再分析资料(NCEP1)以及城市规模指标,每5年为一时间段,分析不同时段风速Weibull分布各参数(k,c,r)的变化及其与城市扩展规模之间的关系.结果表明:(1)风速概率分布参数变化程度与城市规模扩展速度有关;城市化效应使得位置参数r变化最大,尺度参数c次之,而形状参数k变化趋势不明显.(2)尺度参数c随城市建成区面积的增加呈现线性递减趋势,7个站的回归方程通过检验,变化率在-0.0203~-0.0016 km~(-2)之间,意味着随城市规模扩大,风速概率密度曲线分布幅度收窄.(3)位置参数r随建成区面积的增加表现为线性上升趋势,数值由负到正变化,6个站回归方程通过检验,变化率在0.0014~0.0171 km~(-2)之间,意味着城市规模扩大会导致静风、微风频率减小.分析还显示r的变化率与纬度相关良好.(4)以再分析资料拟合参数c_x和r_x,取相对变量c/c_x和r/r_x以表征城市化效应对风参数的影响部分,分析的结果与c,r相似.(5)形状参数k与城市规模指标的相关不显著.     

“亚洲水塔”的近期湖泊变化及气候响应:进展、问题与展望

青藏高原分布的众多封闭湖泊是"亚洲水塔"的重要组成部分.最近几十年,青藏高原的升温速率是全球平均升温速率的2倍,并且呈现了明显的降水增长.作为中低纬度分布的最大冰冻圈系统,青藏高原的气温和降水变化对湖泊变化产生了深刻的影响.湖泊水量和盐度变化是气候变化下湖泊水量平衡形成的结果,是定量反映气候变化影响程度的重要指标,而变化的时空特征可能反映了西风季风环流对地表水循环的影响.湖泊水体的物理化学参数是影响湖泊生态系统的重要因素,其在气候变化下的改变深刻地影响着湖泊生态系统的组成与变化趋势.本文基于大量的青藏高原湖泊面积、水位、水量、水体物理化学参数与气候变化关系研究的分析,梳理了青藏高原湖泊变化对气候变化响应的研究进展,提出了第二次青藏高原综合科学考察研究任务中湖泊考察研究的主要目标和内容.     

热厚衬底上薄膜材料热导率测量

热导率是表征材料热学性能的重要参数之一.为了测量材料的热导率,人们发展了多种测量方法,光热偏转技术便是其中重要的一种.该方法已被成功地用于测量体材料和无衬底的薄膜材料的热导率,但在测量带有衬底的薄膜材料时,同其他方法一样,遇到了困难,目前尚未很好解决.本文报道应用光热偏转技术,测量了导热较差的热厚衬底(热波长小于本身厚度)上铜膜和金刚石膜的热导率.l 样品和实验方法