大口径光学元件微纳加工与检测技术研究与应用

超精密金刚石砂轮磨削是大口径先进光学元件微纳加工的主要技术,是实现确定性批量加工的重要保证.以实现高精度、高效率、高自动化程度加工为目的,阐述了大口径光学元件微纳加工与检测的加工技术系统,详细分析高精度加工设备及工艺控制、大尺寸检测、加工环境监控、快速抛光、表面织构化等研究应用情况.     

空间薄壁梁完全拉格朗日格式几何刚度矩阵

根据Timoshenko梁理论和Vlasov薄壁杆件理论,通过设置单元内部节点,对弯曲转角和翘曲角采取独立插值的方法,建立了可以考虑剪切变形、弯扭耦合和二次剪应力影响的空间薄壁截面梁几何非线性有限元模型。以拉格朗日格式描述几何非线性应变推得几何刚度矩阵.算例表明所建立模型具有良好的精度,适用于空间薄壁结构的几何非线性有限元分析.     

贵州天柱坑头金矿构造变形特征探讨

天柱坑头金矿床主要受层间构造控制,金矿体主要富集在层间滑动构造带.在纵弯褶皱作用过程中,由于顺层差异性滑动,形成一系列的层间滑动构造.通过对坑头金矿控矿构造中变形岩石及石英脉体的宏观变形特征分析,初步得出研究区控制金矿的层间滑动变形带以脆韧性变形为主.     

微桥量热计测量铝薄膜热容

用表面硅微加工工艺研制了一种用于薄膜热容测量的新型微桥量热计,热性能测试与分析表明,微桥量热计温度响应快,温度均匀性较好,采用脉冲量热法,通过测量量热计的热功耗、瞬态温度以及稳态热功耗,可计算量热计和样品薄膜的热容．在真空中300～420K测量了40～1150nm厚的Al薄膜热容,并测量了样品的贡量,获得了样品的比热容,1150nm厚的Al薄膜比热容与Al体材料比热容的文献值吻合较好．随着厚度的减小,Al薄膜的比热容增强,这种现象在高温时更为显著．     

框架结构稳定分析的泡函数有限元法

寻求一种既有普通杆件有限元的简洁性,又能求解所有框架结构临界载荷的有效方法．根据框架结构杆件失稳变形和泡函数的特点,采用新的基函数系,在普通杆件有限元的形函数中引入泡函数,得到泡函数有限单元法．泡函数是定义在有限单元上的一个模型,其在单元的边界上为零,而在内部非零．它的应用改善了普通杆件有限元法的收敛性,并使其适用于任何框架结构的屈曲分析．算例表明,泡函数有限元法对于框架结构的屈曲分析具有良好的适应性、稳定性、收敛性和求解效率,是一种进行大型结构屈曲分析的有效方法．     

定温加热下微石英管内部换热特征的实验研究

以蒸馏水为工质,流过内径分别为242μm,315μm和520μm石英管,采用饱和水蒸气来加热石英管,实现定温加热以研究石英管内部的换热．根据饱和水蒸气的压力来确定石英管外壁的温度值,实现了定温加热与温度测量的同步．实验得到了雷诺数RP在100-6000变化时的努谢尔特数Nu,并与经典的层流、过渡流及紊流换热准则方程式进行了对比．实验结果表明,在Re较低时,微石英管内部的Nu低于常规经典的换热准则方程式的解,但RP增加到16001900时,微石英管内的Nu与过渡流准则方程式的解基本一致;当RP增加到3500～5000时,微石英管内部换热的Nu达到常规尺度下的紊流换热方程式的解．     

大涡结构在有压梯度边界层流中的演化机理

采用直接数值模拟方法,研究大涡结构在不同压力梯度作用下的非线性演化特征.计算结果表明:在逆压梯度条件下,大涡结构幅值快速增长,形成很强的流向涡结构,雷诺应力迅速增加,这可能导致猝发现象的产生;与此相反,在顺压梯度边界层流中,大涡结构很难被激发起来,易于流体流动趋于稳定状态.这些结论与某些理论和试验结果一致.     

湍流多尺度相干结构间歇性的PIV实验研究

利用粒子成像测速(PIV)系统测量了湍流边界层中流向速度平面,并对湍流多尺度相干结构统计特性进行了实验研究.利用连续子波变换,计算了不同尺度、不同法向位置的子波系数概率密度函数.结果发现缓冲区有着更强的间歇性.利用子波系数量化湍流间歇性的方法,应用推广的自相似律(ESS),计算了子波系数结构函数的标度指数.研究表明:当多尺度相干结构被提取出后,利用子波系数计算的ESS标度律就符合科尔莫戈罗夫提出的线性标度律,验证了多尺度相干结构是湍流边界层产生奇异标度律的原因.此外,利用PIV系统测量的数据,给出了流向平面内的以子波系数表达的能量分布.这种方法有利于进一步对多尺度相干结构在空间平面内的辨识与特性进行研究.     

微动力机电系统的发展动态与展望

在阐述微动力机电系统研究意义的基础上,对其在国内外的发展动态及趋势进行了回顾,重点介绍了双区燃烧微涡轮机、微型往复式电力发生器、微转子发动机以及作者研究的微热光电动力系统．这种新型的微热光电系统具有无运动部件、热量利用效率高、制造成本低等优点．最后论述了微机电动力系统研究中面临的主要挑战,并重点总结了需要解决的一些基础问题．     

钢框架中柱刚节点抗火性能试验研究

对栓焊和全焊4个中节点足尺试件进行了抗火试验研究和有限元分析.火灾试验采用恒载升温的模式,让节点单独受火,主要对节点的耐火时间、临界温度和极限转角进行了研究.试验表明:刚性节点耐火时间较短,一般能持续20 min左右;柱腹板设加劲肋可明显提高节点临界温度和极限转角;全焊节点抗火临界温度略高于栓焊节点,二者破坏时的极限转角相差不大.用有限元软件ANSYS 8.0对刚性连接的抗火性能进行了理论分析,得到的结果和试验基本一致.最后,根据试验和有限元分析的结果,对节点的抗火设计和施工提出了建议.