水基铁磁流体磁致凝聚行为的三维耗散粒子动力学研究

用耗散粒子动力学方法对铁磁流体在外加恒定磁场作用下的凝聚行为进行了三维模拟.基于Flory-Huggins相混理论得到包括磁性颗粒珠子间的通常意义上的相互作用参数;利用Ewald方法把单磁畴结构的磁性颗粒长程的磁性相互作用转换成短程加和形式,从而得到磁偶极子的磁性相互作用参数.模拟结果表明,外加磁场强度是形成凝聚结构的...     

电解质溶液热力学新进展

从应用角度对电解质溶液理论、活度系数半经验模型等方面的研究现状和进展作了综述。认为电解质溶液理论在描述其非理想性时，必须同时考虑带电粒子的长程静电作用、所有粒子间的短程推斥作用和离子的溶剂化作用以及这些作用随温度改变的普遍化关系，以正确反映复杂的多元电解质溶液在宽阔温度范围和浓度区域内的变化规律。     

结构-地基动力相互作用的实时耦联动力试验

振动台试验中如何考虑无限地基辐射阻尼是结构动力试验中的一个难题.该文采用实时耦联动力试验(RTDHT)方法,在试验系统的数值子结构中引入地基集总参数模型,将地基的数值模型计算与结构的物理模型试验实时耦联,从而实现了考虑结构-地基动力相互作用(SSI)的结构振动台动力试验.利用该方法,对一个双层结构考虑结构-地基动力相互...     

薄膜生长的计算机模拟

薄膜技术在现代科技领域中有着广泛的应用。人们对薄膜的生长过程通过理论和实验进行了深入的研究，其中计算机模拟是重要的方法，本文概述了对薄膜生长过程的实验观察结果及其理论分析，主要讨论了薄膜生长的计算机模拟中经常采用的方法-蒙特卡罗法和分子动力学方法、描述衬底上成膜粒子运动的一些模型以及在计算机模拟中需注意的一些问题，其中主要包括粒子间的相互作用，入射粒子的能量和粒子上的衬底上的扩散运动。     

物理学的奇迹:希格斯玻色子——上帝粒子的发现(二)

(接上期)二、提出希格斯玻色子存在的起因1.描述粒子的标准模型遇到的困难经过长期研究和探索,科学家们建立起称为"标准模型"的粒子物理学理论,基本粒子可以分为夸克、轻子与玻色子3大类。"标准模型"的出现,使得各种粒子如万鸟归林般拥有了一个共同的"家园",但是尚存在致命缺陷:模型无法解     

高墩连续桥在移动车载作用下的横向振动分析

本文在将轮胎与路面之间的面接触引入车-桥耦合模型的基础上,进一步考虑车辆的横向自由度,从而提出一种新的车辆模型来研究移动车载作用下的桥梁横向振动。车辆轮胎被模拟成一个三维弹簧模型,轮胎与地面的接触面模拟成长方形,通过接触面间的位移协调条件和力相互作用建立车-桥耦合振动方程。考虑影响接触面间的横向力大小的三种重要参数如：滑移角、侧偏角、轮胎的“S”形运动对耦合系统的影响;并与炉坪大桥实测数据比较,验证本文方法的正确性,并分析了接触面积、车速等对横向振动的影响。     

基于改进PF算法的锈蚀RC结构抗弯承载力预测方法

为提高锈蚀钢筋混凝土(RC)结构抗弯承载力评估精度，该文综合考虑锈蚀RC结构几何尺寸、钢筋截面积及力学性能、混凝土强度、粘结性能等因素，提出了基于改进粒子滤波(PF)算法的抗弯承载力模型参数更新及预测方法。通过生成大量的粒子以表征承载力退化过程中模型参数的不确定性，从选择不同建议密度函数的角度改进PF算法以解决传统PF算法中粒子退化的问题，分别采用PF、扩展粒子滤波(EPF)、无迹粒子滤波(UPF)算法对模型参数进行估计与更新，实现了锈蚀RC结构抗弯承载力的有效预测。结果表明：随着钢筋锈蚀率的增加，RC结构的抗弯承载力逐渐降低。基于改进PF算法的锈蚀RC结构抗弯承载力预测方法因考虑了模型参数更新使得预测结果更接近试验数据。基于EKF和UKF的改进PF算法可有效抑制粒子退化，其预测精度较PF算法更高；锈蚀RC结构抗弯承载力预测精度随着训练数据及粒子数的增加而提高。     

Al-4.5Mg-Zr-Er合金的电子理论研究

以Miedema二元合金生成热模型为基础,结合George Kaptay提出的组元间相互作用参数表达式,计算了Mg、Zr、Er与Al之间随温度变化的相互作用参数;同时运用固体与分子经验电子理论(EET),计算了Al-4.5Mg-Zr-Er合金的价电子结构.根据计算结果和电镜研究综合认为,合金溶体中Zr、Er与Al原子之间存在强烈的交互作用,可以形成Al-Zr、Al-Er、Al-Zr-Er晶胞的偏聚区.随着凝固温度的降低,在界面前沿Al-Zr-Er原子会强烈偏聚形成Al3Er相,并可能形成Al3(ZrxEr1-x)复合相粒子作为异质形核的核心,对基体的晶粒起到强烈的细化作用,以提高铝镁合金的机械性能.     

三元Ⅲ一V半导体合金长程有序结构的研究

运用原子位形几率波理论对合金中出现的长程有序结构进行了研究。考虑到合金外延生长的特点及合金中相互作用能情况，采用了二维平面模型，并在此基础上提出了平面会构的方法，从而建立起合金外延生长的理论模型，得到了三元Ⅲ一Ｖ半导体合金中所有可能出现的长程有序结构，较好地说明了实验中出现的长程有序现象。     

三角点阵基底上基于幂次相互作用的二维磁性团簇磁结构研究

在扩散限制凝聚模型基础上引入粒子的自旋自由度(包括自旋向上和向下),将自旋耦合系数扩展为随粒子间距离幂次变化的非常数项J/rα,采用Monte Carlo方法研究了在二维三角点阵基底上不同幂指数α以及耦合强度系数J值磁性粒子的分形生长规律,给出了此类磁性分形团簇的自旋分布、磁化强度等随模型参数的演化规律。     

基于PSO算法的MFF模型的参数辨识与优化

基于磁链理论和Monte-Carlo法,建立了磁流体薄膜(MFF)传感模型和MFF透射模型,分析了磁流体透射特性。采用粒子群算法对MFF透射模型进行了参数辨识,分析了群体数目、迭代次数、惯性权重、加速度因子等参数选值对算法运行结果的影响,并选取了最佳参数组合。搭建了MFF电流传感器实验平台,运用MFF透射模型对MFF电流传感器进行了仿真预测,分析了MFF厚度和粒子浓度对MFF透射性的影响,实验及仿真结果表明该模型预测误差在2.3%以内,该MFF电流传感器的测量灵敏度达到12 μW/A。     

沥青路面高密实度摊铺工艺参数研究

为了提高沥青路面的摊铺密实度,获得高密实摊铺效果,提出了一种考虑材料特性与摊铺压实力的熨平板-沥青混合料相互作用振动系统动力学模型.通过分析得出了熨平板的振动参数对沥青路面摊铺密实度的影响规律,得到了沥青路面高密实度摊铺的工艺参数范围.基于机械共振理论建立了熨平板压实机构非线性动力学模型,采用等效刚度和等效阻尼表示沥青...     

基于T-P模型的桩-桩水平振动相互作用研究

为精确揭示桩-土动力相互作用,弥补动力Winkler地基-Bernoulli-Euler梁模型(E-W模型)在桩-桩水平振动分析中的不足。考虑土体剪切效应和桩身剪切变形,建立Pasternak-Timoshenko模型(T-P模型)模拟桩-土动力相互作用,推导水平动力和竖向荷载共同作用下的主动桩水平振动解析解。在此基础上,根据桩-桩动力相互作用原理,建立被动桩水平振动控制方程,运用传递矩阵法考虑土体分层特性,利用初参数法计算桩-桩动力相互作用因子;与已有文献进行对比,验证计算结果的正确性。通过参数分析表明：土体剪切效应对水平动力相互作用因子有增强效果;在给定桩土参数的情况下,主动桩和被动桩存在“有效桩长”(Ld=10d～15d);当桩身长径比在L/d=5～10范围内时,不宜忽略桩身剪切变形对动力相互作用因子的影响;竖向荷载对水平-摇摆耦合作用因子的影响最为显著。     

TCM模型的自适应硬判决量化算法

在视频编码中,DCT系数分布模型是率失真理论模型的基础,视频量化一般可分别为硬判决量化(HDQ)以及软判决量化(SDQ),SDQ算法能实现最优编码性能,但其中维特比算法会导致严重的系数间串行处理依赖.比较而言,基于死区(deadzone)的HDQ算法率失真性能略有损失,但是不考虑系数间的相关性.提出了一种基于分段逼近TCM模型(Transparent Composite Model)的自适应硬判决量化算法,采用更精确的DCT分布估计模型,估算不同频率分量DCT系数的分布参数.根据模型参数及DCT系数分布参数,优化构造自适应的死区偏移量模型.实验表明,相对于固定偏移量HDQ算法,其编码性能非常接近于SDQ算法.     

近场地震下隔震结构基底发生碰撞的鲁棒易损性曲线计算

用凸集模型模拟隔震结构参数(如刚度、质量、支座的屈服力和屈服后刚度等)的不确定性,而用随机模型模拟地震动输入的不确定性,提出了计算近场地震作用下在考虑双不确定性因素时隔震结构基底发生碰撞的易损性曲线计算新方法;提出了鲁棒易损性曲线的新概念,计算结果将给隔震支座力学参数的设计以及基底与限位墙之间空隙宽度的选取提供参考;通过计算实例中基底最大位移敏感度分析发现,上部结构的质量和隔震支座的力学参数(如屈服力、屈服后刚度等)对基底最大位移影响较大,而上部结构的刚度对其影响不大;此外,该文的研究内容也为考虑结构参数和输入地震动双不确定性因素的情况下,计算各类结构地震易损性曲线提供了一种新的思路和途径。     

冲击荷载作用下混凝土结构破坏过程的近场动力学模拟

混凝土在冲击、侵彻等动载荷作用下产生损伤和破坏的过程,其实质是力学模型从连续体到非连续体的转变过程。传统的连续介质理论基于连续性假设并运用偏微分方程求解问题,难以直接用于计算和模拟材料及结构发生破坏的整个过程。近场动力学(Peridynamics,PD)是一种新兴的基于非局部模型描述材料特性的数值计算方法。该方法假定位于连续体内的粒子通过有限的距离与其它粒子相互作用,通过积分计算在一定近场范围(horizon)内具有一定影响域的材料点之间的相互作用力,而不论位移场的连续与否,避免了传统的局部微分方程求解在面临不连续问题时的奇异性和现有多尺度算法的复杂性。该文概述了PD方法的理论基础,描述了其建模思路及计算体系,给出了用近场动力学方法模拟结构受冲击荷载的计算格式。算例结果表明:PD方法可以很好地刻画和模拟材料及结构的损伤累积与渐进破坏过程。最后讨论了PD方法在理论、计算和应用等方面有待进一步研究的问题。     

分析食品包装材料迁移模型中的扩散系数

在食品包装材料化合物的迁移模型中,扩散系数是决定模型预测性的重要参数之一.介绍了Piringer聚合物通用模型和Vrentas-Duda自由体积理论模型两种预测扩散系数的模型公式,并分析讨论了两模型中的相关参数和扩散系数的影响因子(如温度、分子结构、多组分等).同时,总结了实验用以测量扩散系数的4种方法,如核磁共振法等.与实验方法相比,模型预测更为节约、方便.     

纳米尺度自组装相互作用力研究进展

纳米材料具有优异的光学、力学、电学性能,但很多应用仅靠单个纳米粒子难以实现,常需要通过纳米材料组装得到有序结构。自组装是获得有序排列纳米结构最有效的方法。理想的自组装是相对无序的构造单元在恰当的相互作用力驱动下得到热力学能最小化的平衡有序结构的过程。如果构造单元发生动力学控制过程,则会形成沉淀、凝胶等。因此,纳米尺度组分之间自组装的关键在于理解和操控纳米组分之间的相互作用。自组装过程中热力学控制和动力学控制之间的竞争结果由相互作用力的作用距离决定。自组装最理想的驱动力是相对于构造单元尺寸而言的长程作用力。范德华力是相对短程的相互作用力,仅在分子范围内发生作用,对于分子尺度的几倍或几十倍的小尺寸纳米构造单元来说是适合的。一般来说,微米尺度的构造单元在短程吸引力的相互作用下总是得到无序的沉淀聚集体或凝胶。除了相互作用距离外,相互作用力的大小也能影响自组装体系的形成。自组装结构中的相互作用力强度超过了一定范围会得到动力学控制的无序聚集体。本文对近年来用于纳米尺度自组装体系的驱动力进行了梳理,探讨了范德华力、静电相互作用、磁力、氢键、DNA碱基对相互作用、交联相互作用、分子偶极相互作用等相互作用力在纳米尺度自组装体系中发挥的作用:讨论了从驱动力在纳米尺度下的大小及作用距离,到驱动力与纳米粒子尺寸和纳米粒子间距的关系,并着重分析了相互作用力在纳米尺度下与其他尺度下的不同之处。对纳米尺度相互作用力进行估算时,介绍了所涉及理论的局限性,并将估算结果与实验结果进行对照。     

径向基神经网络在熔融粒子飞行特性预测中的应用

在等离子熔射成形中,粒子的飞行特性是影响沉积率和涂层动态生长质量的重要因素,而熔射工艺参数又是影响粒子飞行特性的直接因素.以等离子熔射ZrO2粉末为例,采用正交实验的方法,分析了工艺参数与粒子飞行特性间的关系.利用径向基(RBF)神经网络建立了预测模型,实现对熔射过程中飞行粒子温度与速度的预测以及工艺参数的优化.通过对仿真结果与实验结果的比较,表明了该预测模型的有效性.     

无限长双层加肋圆柱壳水下声辐射解析计算

建立了无限长双层加肋圆柱壳水下声辐射解析计算方法,计算模型采用了Donnell壳体理论,考虑环肋、舱壁和实肋板对内外圆柱壳径向反作用力,利用傅氏变换和模态展开在波数域建立了这种计算模型的声弹耦合控制方程.文中推导了所有结构部件以及水介质的速度阻抗表达式,利用稳相法得到远场辐射声压.计算表明,实肋板和舷间水都是重要的声传递通道,在双层圆柱壳水下声辐射计算时必须考虑实肋板和舷间水的振动传递,双层圆柱壳水下声辐射对结构参数(壳板厚度、舷间距离等)变化不敏感.