氧化锌纳米线振动问题研究

采用连续介质理论与分子动力学模拟相结合的方法,研究了氧化锌纳米线的振动问题.建立了氧化锌纳米线核壳模型,解释其等效杨氏模量及压电常数的尺寸效应.通过连续介质理论求得氧化锌纳米线振动固有频率,并与分子动力学模拟得到的结果进行对比.研究表明,氧化锌纳米线在极化方向的等效拉伸杨氏模量随着横截面尺寸的增加而逐渐增大,且通过核壳模型分别求得核、壳拉伸杨氏模量.拟合得到的等效拉伸杨氏模量与分子动力学方法获得的等效拉伸杨氏模量符合得很好.根据连续介质理论得到等效弯曲杨氏模量,发现等效弯曲杨氏模量也随着横截面尺寸的增加而增大.氧化锌纳米线极化方向的压电耦合能力比一般压电陶瓷好,压电常数随着横截面尺寸的增加逐渐减小.氧化锌纳米线在不同温度条件下的振动频率没有明显变化,在不同外电场条件下的振动频率有显著变化.分子动力学模拟得到不同横截面尺寸的氧化锌纳米线振动频率不同.根据连续介质理论,求得悬臂Timoshenko梁模型相应尺寸的振动频率,发现横截面的尺寸越大,连续介质理论与分子动力学模拟得到的振动频率越接近.     

硅纳米梁振动基波频率的半连续体模型

基于Sun-Zhang提出的应变能量计算模型,根据动势能转换与守恒原理,提出了用于分析硅纳米梁基波频率的半连续体模型。与传统的连续体模型相比,该方法考虑了厚度方向进入纳米尺度所带来的物理特性的离散化现象。本文对理论推得的基频模型进行了验证,在极小尺寸时,使用分子动力学软件MaterialStudioTM验证,在较大尺寸时,用连续介质模型验证,从验证结果可以看出,在这两种尺寸下,各自都很吻合,说明该模型可以适用于从纳米尺寸到宏观尺寸的所有尺度范围。     

硅纳米梁的静态特性分析

提出了用于分析硅纳米梁静态弯曲的半连续体模型.与传统的连续体模型相比,该方法考虑了厚度方向进入纳米尺度所带来的物理特性的离散化现象.基于Sun-Zhang提出的应变能量计算模型,运用变分原理,推导出半连续体模型.从计算结果可以看出,几何尺寸和表面原子的重构、弛豫效应对梁的弯曲有一定影响.该模型分析梁的弯曲得到的结果与连续体模型相比偏小,随着尺寸的增大误差逐渐减小,在宏观尺寸下两种模型最终趋于一致.     

中国微米纳米----石墨烯纳米带谐振频率的分子动力学模拟

石墨烯因其独特的结构和特性,具有广泛的应用前景.采用分子动力学的方法模拟石墨烯被硅探针压变形后弯曲振动的动力学过程,探讨了石墨烯纳米带的尺寸和温度对石墨烯纳米带谐振特性的影响.模拟结果表明,石墨烯纳米带的谐振频率随着石墨烯纳米带的长度、宽度、层数(厚度)以及温度变化.其中宽度、厚度和温度对石墨烯纳米带谐振频率的影响较小,影响石墨烯纳米带谐振频率的主要因素是长度.     

微机械陀螺封装应力研究

针对设计的微机械陀螺开展了封装应力影响的研究.在对陀螺封装影响进行理论计算分析的基础上,进行了有限元仿真分析,并分析了温度变化引起的不同结构梁的谐振频率的变化,结果表明:在封装应力的影响下,陀螺的谐振频率与温度存在线性关系,不同梁结构的线性增减是不同的,基底材料和粘胶的热膨胀系数与杨氏模量是影响谐振频率变化的因素.     

硅谐振微传感器中微弱信号频率的外差式随机共振检测

硅谐振微传感器输出信号的信噪比很低,频率信号往往淹没在噪声之中.论文分析了随机共振系统的功率谱放大率和信噪比特性,提出了外差式随机共振频率检测方法,并将该方法应用于硅谐振微传感器输出信号的频率检测.理论分析和数值仿真结果表明,外差式随机共振能将更多的噪声能量转变为频率信号的能量,通过调节载波信号频率可从共振谱峰的变化中准确测定谐振频率.该方法是可行、有效的.     

电磁激励的硅谐振梁设计和有限元分析

介绍了电磁激励硅谐振梁的激励和检测原理,给出了双端固支的硅谐振梁谐振频率公式,并利用该公式分析了双端固支梁的谐振频率和梁尺寸的关系.本文利用有限元软件模态分析计算了三种不同的谐振频率情况,并逐一加以比较分析.本文还利用有限元软件对受力弯曲的工字梁做了静态分析,从而得出了在一定磁场力作用下的应力分布图,从而对压敏电阻的设计提供了一定的依据.     

基于序列轮廓线的凸面目标全自动重构方法

凸面目标在成像时会表现尺寸较小、纹理稀疏或缺乏、透光、反光等特点.在对其进行三维重构时,传统的立体视觉匹配、主动视觉扫描(激光或结构光)等重构方法无法提供良好的解决方案.针对此类目标的重构难题,本文提出一种基于序列轮廓线的全自动重构方法.该方法首先采集目标的序列轮廓影像,然后提取高精度的轮廓线,再利用多个视角的轮廓线对初始外包体进行空间切割得到目标的初始三维模型,接着根据角度和面积约束对初始三维模型中的面进行合并,最后利用合并后的面重新对外包体进行精细切割得到目标的精确三维刻面模型.通过对凸面目标(注射器针头,直径约为3mm)的重构实验证明,利用本文的方法重构得到的模型角度误差小于0.7,执行时间小于15s,重构过程无需人工干预,能有效解决凸面目标的三维重构及视觉测量难题.     

单晶硅等效机械特性的实验研究

单晶硅广泛应用于MEMS器件中。根据等效刚度原理,单晶硅可以简化为各向同性材料。介绍了一种采用湿法腐蚀工艺加工的倾斜硅梁,并利用频率响应特性测试了其等效杨氏模量和等效泊松比。采用(100)硅片制作了八组不同尺寸参数的倾斜硅梁。梁的宽度尺寸间隔为30μm,尺寸范围为30μm～240μm,对应宽高比为1/8～1。实验结果证明了等效杨氏模量与倾斜梁尺寸无关,而等效泊松比不仅和单晶硅的特性相关,而且受倾斜梁尺寸的影响。实验得到的等效杨氏模量为170.51 GPa±2.08 GPa。对等效泊松比的测量结果在Matlab中进行了多项式拟合,7次拟合多项式已经与测试结果具有很好的一致性。     

基于LC谐振的无线无源应变传感器研究

研究一种平面螺旋电感和叉指电容并联结构的LC谐振无线无源应变传感器,利用LC谐振回路的谐振频率对不同应变的响应来表征传感器的应变特性,采用电感耦合的方式来实现无线检测.结果显示LC应变传感器的谐振频率随外加张应变增加而降低,沿电容电极长度方向谐振频率变化对应变的响应灵敏度约为0.3 kHz/με,垂直于电容电极长度方向...     

计算机教学方法的探讨

第三次科技革命是人类文明史上继蒸汽技术革命和电力技术革命之后科技领域里的又一次重大飞跃。它以原子能、电子计算机和空间技术的广泛应用为主要标志,涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的一场信息控制技术革命。这次科技革命不仅极大地推动了人类社会经济、政治、文化领域的变革,而且也影响了人类生活方式和思维方式,使人类社会生活和人的现代化向更高境界发展。正是从这个意义上讲,第三次科技革命是迄今为止人类历史上规模最大、影响最为深远的一次科技革命,是人类文明史上不容忽视的一个重大事件。[1]21世纪是个计算机与通讯不断完善的阶段。计算机作为一门大学的基础课程,应当承担它应当担负的历史使命。如何进行计算机这门学科的建设就成为一个必要的、重要的议题。笔者都是大学的教师。由于亲自在第一线进行计算机教学工作,得到一些心得体会,这里与大家共同分享和讨论。     

基于故障检测次序的供料单元故障诊断

针对气动PLC自动生产线中供料单元,在一次供料过程时,上电后却无法运作,通过观察其故障现象,分析其故障原因,提出设定故障检查次序,综合利用假设验证法、替换法、经验法和测量法等故障诊断方法,排除设备的故障,继而通过实践证明合理设定故障检查次序对设备故障排除的重要性.     

软件工程需求建模方法的比较与分析

对目前软件工程领域中需求建模的五种常见方法进行了概述，并分别使用这五种方法的代表建模语言为一个银行账目系统的实例进行建模，通过这个实例对各种方法进行了比较与分析，并得出了关于各种方法特点的结论。     

基于欧姆龙PLC设备的故障诊断解析方法

本文针对PLC控制的电动机在正反转时发生故障,通过观察故障现象和分析其故障原因,提出设定故障检查次序,综合利用假设验证法、替换法、对比法和测量法等故障诊断方法,排除设备的故障,通过实践证明合理设定故障检查次序对设备故障排除的重要性.     

高效的线搜索寻优方法

在涉及计算机寻优等许多工程领域,都需要使用多元函数的最优化。线搜索是多元函数的最优化中已知搜索方向求最优步长的关键技术。为了提出一种高效的线搜索算法,对线搜索进行详细研究,提出一种新的线搜索寻优方法--类康托法。主要方法是去除了Fibonacci法中两个试探点必须保留一个的限制,每次把搜索区间三等分,根据试探点的导数值,来决定去除哪两个子区间。通过理论和实例的证明,结果发现类康托法比0.618法和Fibonacci法更高效,计算速度更快。其中最重要的结论是类康托法为这两种方法收敛速度的高阶无穷小。特别是在精度要求很高的时候,类康托法比这两种算法具有更明显的优势。此外,该方法具有较强的适用性,不但能用于凸函数,也能用于凹函数。     

Combinations of collocation and finite-element methods for Poisson''s equation

In this paper, we provide a framework of combinations of collocation method (CM) with the finite-element method (FEM). The key idea is to link the Galerkin method to the least squares method which is then approximated by integration approximation, and led to the CM. The new important uniformly V⁰_h-elliptic inequality is proved. Interestingly, the integration approximation plays a role only in satisfying the uniformly V⁰_h-elliptic inequality. For the combinations of the finite-element and collocation methods (FEM-CM), the optimal convergence rates can be achieved. The advantage of the CM is to formulate easily linear algebraic equations, where the associated matrices are positive definite but nonsymmetric. We may also solve the algebraic equations of FEM and the collocation equations directly by the least squares method, thus, to greatly improve numerical stability. Numerical experiments are also carried for Poisson's problem to support the analysis. Note that the analysis in this paper is distinct from the existing literature, and it covers a large class of the CM using various admissible functions, such as the radial basis functions, the Sinc functions, etc.     

LDLT分块求解计算方法在有限元分析中的编程实现

针对有限元计算时遇到的大型线性方程组求解问题,提出一种解决方法,即对方程组的系数矩阵采用三角分解法,并用一维变带宽存贮,同时与分块法相结合,实现内存与外存数据的交换。这种方法节省内存,提高计算效率,且解决了内存资源不足的问题。实例表明这个算法是很有效的。     

A comparative analysis of algorithms for fast computation of Zernike moments

This paper details a comparative analysis on time taken by the present and proposed methods to compute the Zernike moments, Z_pq. The present method comprises of Direct, Belkasim's, Prata's, Kintner's and Coefficient methods. We propose a new technique, denoted as q-recursive method, specifically for fast computation of Zernike moments. It uses radial polynomials of fixed order p with a varying index q to compute Zernike moments. Fast computation is achieved because it uses polynomials of higher index q to derive the polynomials of lower index q and it does not use any factorial terms. Individual order of moments can be calculated independently without employing lower- or higher-order moments. This is especially useful in cases where only selected orders of Zernike moments are needed as pattern features. The performance of the present and proposed methods are experimentally analyzed by calculating Zernike moments of orders 0 to p and specific order p using binary and grayscale images. In both the cases, the q-recursive method takes the shortest time to compute Zernike moments.     

时滞对象的自抗扰控制

时滞系统的控制在自动化领域具有重要意义。在剖析时滞系统控制的Smith预估法的本质的基础上,提出利用具有强大噪声抑制能力的"跟踪微分器"来实现"相位超前"、"相位滞后"等功能,从而解决时滞系统控制问题的新办法,其中包括把时滞算子近似成单位1的无视时滞法;把时滞算子近似成一阶惯性环节的提高阶次法;模仿Simith预估法把相位超前的虚拟输出当作被控量来进行无时滞对象控制的输出超前法;及引入虚似控制量的输入超前法等。相应的仿真研究表明,这些新方法都能控制好大时滞系统的控制问题,时滞大小已不再成为"难控"和"易控"的标准。     

基于黑盒测试的软件测试策略研究与实践*

在软件测试的系统测试、验收测试等测试阶段中,传统的黑盒测试基本方法主要应用在细节测试方法中,但它不能给面向宏观的测试策略的设计提供有效的指导作用。为了弥补这方面的不足,从测试用例分布、测试角度确定和测试人力资源分布三个方面提出了几个有效的软件测试方法策略,并结合具体的软件测试项目验证了这些方法策略的应用效果。实践表明好的宏观软件测试策略将有效地改善测试的效果。