温度对核电站传热管阵列声透射特性的影响

为了研究温度分布对于管阵列结构中的声透射特性的影响，以核电站的实际工况为背景，构建了不同的温度场以及周期性变化的非均匀温度场，利用有限元方法进行数值模拟。结果表明：（1）温度分布会改变管阵列声透射频谱的“禁带”宽度以及中心频率位置。在同一介质中，温度变化对频率较高位置的影响大于频率较低的位置。（2）在同样为10℃的温度差下，当水的平均声速为1 653 m·s^-1、饱和水蒸气的平均声速为522.5 m·s^-1时，介质为水时的禁带宽度及中心频率位置变化较大，即声速大的介质的频谱对于温度的变化更敏感。（3）当温度差在10℃以内，在周期性变化的非均匀温度场和与均匀温度场中管阵列声透射特性在第一中心频率23 996.1 Hz之前，两频谱差别很小，在第一禁带之后会出现明显区别。该研究成果对完善核电站应用的声学检测提供了理论基础。     

基于飞秒激光制备的光子晶体光纤Fabry-Perot温度传感器

提出并设计了一种基于飞秒激光在光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF)中制备光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)传感器的方法。采用飞秒脉冲激光作为加工光源,结合放大倍率100×的物镜以及三维加工平台在PCF侧面采用逐线刻写方式进行加工。通过对飞秒激光光斑在光纤上的聚焦位置以及刻写功率进行优化,在PCF上刻写了深度均为80 μm、间隔为800 μm的两条划线,实现了周期为0.98 nm的全光纤F-P结构制备；实验中,对传感器在40~120 ℃温度范围内的光谱特性进行了测试与分析,每隔10 ℃进行一次数据采集,随着温度逐渐增加波长向长波方向漂移,通过对该采样点数据进行线性拟合,得到该测试点的波长温度灵敏度为9.73 pm/℃,拟合线性度为0.997。     

定向凝固Mg-xGd-0.5Y合金的微观组织及拉伸变形行为

研究了Gd含量(3.0%、4.5%、6.0%,质量分数)对定向凝固Mg-x Gd-0.5Y合金微观组织及室温力学性能的影响,并利用EBSD技术分析其室温拉伸形变行为。结果表明,在抽拉速率为3 mm/min条件下,Mg-x Gd-0.5Y合金获得了纵向晶界与热流方向平行、主要沿■晶面的法线方向择优生长的柱状晶组织,且柱状晶的横截面呈"三角形"或"十"字形花瓣状,二次分枝由3.0%Gd的3个分枝逐渐变为6.0%Gd的4个分枝。室温下,柱状晶晶体生长取向多集中在■的Mg-6.0Gd-0.5Y合金具有较高的抗拉强度(107 MPa)和断后延伸率(32.56%),其形变机制以基面a滑移和■拉伸孪生为主。晶体生长取向较为分散(集中在■个取向)的Mg-3.0Gd-0.5Y合金形变时,因晶粒取向不同导致孪生机制不同,既有以■拉伸孪生协调应变的晶粒,也有以■压缩孪生协调应变的晶粒,各柱状晶协同变形能力较差,故其室温塑性较低,断后延伸率仅有14.88%。     

基于拓扑单向波导的电磁诱导透明效应研究

为了研究电磁诱导透明效应在拓扑单向波导中的表现，设计了一种基于磁性光子晶体的耦合谐振腔波导。通过对谐振腔位置的调控实现了具有单向性质的电磁诱导透明效应，并利用有限时域差分仿真证明了电磁诱导透明效应在单向拓扑波导中的相关特性。该研究可为拓扑波导中实现光延迟、光开关等提供参考。     

微型晶体谐振器预封定位装置动作时序优化研究

针对微型晶体谐振器预封定位装置结构复杂、动作时序难以规划的问题,对微型晶体谐振器预封定位装置的动作时序,及其有限状态机模型仿真优化进行了研究。基于预封定位装置的结构,结合工艺流程要求,分析了预封定位装置各执行元件的动作、动作顺序与位置,提出了预封定位装置的性能指标;以预封定位装置传感器的状态参数和执行元件的位置为依据,设计了其动作时序;基于有限状态机理论,利用Simulink/Stateflow建立了预封定位装置的动作时序模型;依据模型仿真结果,对预封定位装置动作时序进行了优化,确定了最终动作时序;利用样机试验对预封定位装置动作时序进行了验证。研究结果表明:优化后的动作时序满足预封定位装置性能指标要求。     

超精密平面飞切机床关键技术研究

研制了一种用于KDP晶体加工的平面飞切机床,该机床直线轴基于直线电动机驱动、液体静压导轨支承;刀具旋转轴采用高刚度气浮主轴+高刚度主轴旋转机构。基于高精度分辨率位置反馈+线性驱动器+PID控制算法,直线轴获得了1 mm/min速度下,0.018 mm/min的低速波动以及±0.01μm的位置精度;刀具微进给装置采用差动螺纹进给来实现,最终获得了进给分辨率1μm、锁紧后位置移动量小于1μm高精度进给。在优化工艺参数后,金刚石飞切机床加工100 mm×100 mm×10mm的KDP晶体后获得表面粗糙度Rq优于2 nm高精度指标;加工400 mm×400 mm×30 mm的铝镜后获得面形PV值优于3μm的高精度指标。     

一种单晶高温合金的弹性性能的各向异性

以一种第一代单晶高温合金为实验材料,利用〈001〈〉100〉和〈011〈〉110〉(2个指数分别为一次和二次取向) 2种取向的单晶料板,采用敲击共振法测试了从室温到1100℃范围内第1种试样的Young's模量和剪切模量及第2种试样的剪切模量,根据测试结果,计算出单晶高温合金的3个弹性常数C11、C12和C44,从而得到单晶高温合金各个取向的Young's模量和剪切模量。绘制了Young's模量和剪切模量的最大值及最小值的三维取向分布图,分析了弹性模量随晶体取向的变化规律。当一次取向沿着〈001〉和〈111〉时,剪切模量在面内具有各向同性。当一次取向沿着〈011〉时,剪切模量随着二次取向的变化而显著改变,二次取向为〈110〉时具有最小值,二次取向为〈100〉时具有最大值。