Prediction of grinding induced subsurface damage of optical materials

为研究粗磨硅晶圆亚表面微裂纹,采用截面显微观测法,实验研究了粗磨工艺下砂轮进给速率、砂轮转速和硅晶圆转速对晶圆亚表面裂纹的影响. 结果表明:磨削后晶圆亚表面斜线裂纹和折线裂纹占70%,中位裂纹、分叉裂纹和横向裂纹占30%,裂纹形状与工艺参数的关系不大. 裂纹深度从晶圆圆心向外逐渐增大,<110>晶向裂纹深度稍大于<100>晶向. 裂纹深度随砂轮进给速率增大单调增加,随砂轮转速增大单调减小. 裂纹深度与晶圆转速之间的关系复杂,晶圆转速增大时,裂纹深度先是减小,然后增大. 提出了磨削工艺参数的优化措施.

     

光学元件亚表面损伤深度的无损荧光检测方法

为了实现光学元件亚表面损伤的低成本、快速、准确检测,提出一种光学元件亚表面损伤深度无损荧光检测方法.在研磨和抛光加工过程中添加纳米荧光量子点溶液作为标记物,量子点受到激发光辐照后能够产生荧光现象,然后利用激光共聚焦显微镜进行逐层扫描以获取被测样品不同深度处的切片图像,当扫描深度达到某一特定值时,荧光强度开始由强变弱,通过特征点荧光强度的变化最终确定光学元件的亚表面损伤深度.自行开发了亚表面损伤深度无损检测软件,检测软件具有图像阈值处理、亮点自动识别、图像显示和曲线表征等功能,可以实现光学元件亚表面损伤深度的快速无损检测.将无损检测结果与损伤性检测结果进行了对比分析,结果表明两种检测方法相对误差在10%以内,验证了提出的无损荧光检测方法的有效性.     

大型光学非球面超精密磨削关键技术的研究

针对大型光学非球面制造难度大的缺点，根据非球面的轴对称性，在对非球面方程及曲率分析基础上，采用简便的二轴联动超精密磨削机床，给出两种砂轮加工光学非球面的几何模型，分析了形成光学非球面造型误差的主要影响参数，并通过计算机仿真，得到一系列有价值的结果，即：(1)调整平行砂轮安装角以获得最大行程，可明显提高加工效率和精度；(2)为提高加工精度与效率，在保证砂轮形状精度前提下，带角圆砂轮应采用较大的角圆半径；(3)在加工效率、精度以及质量的稳定性上，带角圆砂轮比平行砂轮有显著的优势；(4)平行砂轮加工成本低，在缓变非球面的粗磨阶段，可用其以较小的安装角度达到加工要求．从而为提高加工效率与精度提供工具选择的依据．     

快中子反应堆核心结构材料的辐照损伤

快中子反应堆（快堆）的核心结构材料（如燃料包壳等）在服役过程中将承受长期的高通量的中子辐照、高温和嬗变反应产生的He的作用,引起的合金微观结构的改变,导致材料力学性能的严重恶化.高性能抗辐照材料成为快堆发展的关键前提条件之一.本文介绍快堆中辐照引起的金属材料微观结构的变化.     

地表非连续变形破坏类型及特征分析

在分析大量实地调研和观测资料的基础上 ,将不同地质采矿条件下所形成的地表非连续破坏划分为四种类型 ,即拉伸型地表裂缝 ,滑动型地表裂缝 ,抽冒型地表裂缝 ,塌陷坑 .对不同类型地表非连续破坏的形成机理、形态特征及规律进行了分析研究 .     

SH波入射时多个浅埋圆形衬砌结构附近半圆形沉积层的地表位移

本文利用复变函数和多极坐标的方法,给出了多个浅埋圆形衬砌结构附近半圆形沉积层的地表位移对SH波散射问题的解答.在求解过程中,将整个求解区域分割成两个区域,一个区域为半圆形沉积层,另一区域为多个浅埋圆形衬砌结构附近带半圆形凹陷的半无限弹性空间.在这两个区域和浅埋圆形衬砌结构内部分别构造满足水平界面上应力为零的位移解,并在半无限弹性空间和半圆形沉积层及浅埋圆形结构的公共边界上分别实施位移和应力连续条件,建立求解问题的无穷代数方程组.通过算例的数值分析表明,浅埋圆形衬砌结构的存在对沉积层附近位移有明显的放大作用,且这种作用随着浅埋衬砌圆形结构之间距离的增大而减小.     

Relationship between rheological manufacturing process and optical performance of optical fiber coupler

Through theoretical analysis and experiments, the viscoelastic mechanical model of optical fiber coupler in the process of fused biconical taper was established, and the numerical analysis in non-uniform temperature field was made. The results show that the rheological parameters, such as drawing speed and fused temperature, have a tremendous influence on stress distribution and performance of optical fiber coupler, especially the influence of fused temperature. The change of fused temperature by 5 ℃ can lead to the change of the maximum stress by 30% and stress difference by 20% in the same cross section. The change of temperature gradient by 3% can result in the change of stress difference by 90%. In the present condition of rheological technology, rheological defects such as crystallizations and microcracks are easy to generate in the optical fiber coupler.     

近断层脉冲型地震动强度指标与高耸结构损伤关联性

为了研究近断层脉冲型地震动作用下适用于评价高耸结构抗震性能的地震动强度参数,基于加速度反应谱提出一种同时考虑结构周期延长和高阶振型效应的地震动强度指标。分别以120 m和240 m的钢筋混凝土烟囱结构为研究对象,使用OpenSEES程序,在近断层脉冲型地震动作用下,揭示了高耸混凝土结构的损伤指标(Park-Ang损伤指标、最大层间位移角、最大曲率、最大楼层加速度以及最大顶点位移)与37个地震动强度指标的关联性。研究结果表明：提出的地震动强度指标最适合用于预测高耸混凝土结构在近断层脉冲型地震作用下发生的Park-Ang损伤;与速度相关的地震动强度指标表现出与高耸结构损伤指标的较高的相关性;随着结构周期的增大,位移型的地震动强度指标与损伤的关联性有增长的趋势;此外,地面峰值加速度在表征高耸结构变形破坏方面存在局限性,但是可以用来分析非结构构件的抗震性能。研究结论可为选择合适的地震动强度指标和损伤指标评价高耸混凝土结构在近断层脉冲型地震动作用下的抗震性能提供参考。     

高幅值地震动参数及其潜在破坏势

为研究高幅值地震动特性与影响,并针对该类地震动改进设计谱,统计了20次地震中60条满足PGA≥1 g、PGV≥100 cm／s、PGD≥100 cm三个条件之一的地震动记录,并计算相关参数．首先综合之前提出的与地震动特性相关的破坏势评价标准,采用因子分析法对各评价标准进行降维,得到新的综合因子,实现原始变量整合与简化,并对综合因子的物理意义给出解释．同时计算了高幅值地震动记录的特征周期和最大规准谱谱值,比较与现有规范给定值的差异,针对该类特殊地震动发生的可能性,为设计谱的完善提出建议．     

地震动参数及结构整体破坏相关性研究

为研究地震动参数之间的相关性,以及地震动参数与结构整体破坏指数之间的相关性,分别研究了远场地震动参数之间的相关性和近场地震动参数之间的相关性;比较了远场和近场地震动参数相关性之间的差异及远场和近场地震动参数与结构整体破坏指数之间的相关性.结果表明,某些地震动参数间存在着很强的相关性,近场地震动参数之间的相关性普遍弱于远场.给出了可用来估计结构破坏程度的地震动参数.     

熔石英亚表面微缺陷原位表征及损伤阈值研究

通过对熔石英表面和亚表面划痕的原位测量,研究划痕的表面均方根(RMS)粗糙度、宽度和深度在HF溶液中刻蚀不同时间后的变化规律,测试了不同刻蚀时间下熔石英的损伤阈值。实验结果表明:随刻蚀时间的增加,表面RMS、划痕深度及宽度的总体变化趋势是增加的;熔石英的损伤阈值随刻蚀时间的增加,在1～10min时间段呈增加趋势,在20～40 min时间段呈下降趋势,而在60～120 min时间段先增加后降低。综合熔石英划痕的微观形貌损伤阈值的测量结果认为,刻蚀10 min时效果最佳。     

球形孔洞膨胀动态问题的弹性-损伤力学分析

研究了材料还没有出现塑性变形、仅含弹性区和损伤区的球形孔洞动态扩展问题．首先通过对弹性区的研究以及初始损伤分析获得弹性区的场量分布,并给出弹性／损伤区交界处的边界连续条件;然后在自相似假设条件下,推导出动态扩展时损伤区需满足的控制方程;最后通过打靶法进行数值求解．数值分析表明,许多材料参数如ν、n、m都对弹性区和损伤区的场量分布有影响．     

南方地区地面光学库的温湿度控制

通过对南方地区地面光学仪器库的调查和测试分析,总结了各库房的有效管理经验。为保证光学库内温湿度的要求,以利于库房的规范化管理,全面论述了在库房改造、空调设备选择和使用管理等各环节应达到的指标和方法。     

地震作用下框架整体与局部损伤的相关性

根据框架结构耗散塑性变形能与存储弹性变形能能力的损失界定结构的整体损伤,根据塑性铰耗散塑性变形能能力的损失来界定局部损伤,并以拟力法为基础推导了局部损伤与整体损伤的解析表达式,进而讨论框架结构局部损伤与整体损伤的相关性。研究表明,控制框架结构整体损伤的手段有：减小局部损伤区域的强度衰减、提高局部损伤区域的极限转动能力和减小局部损伤区域的残余变形。其机理是通过提高局部损伤区域的耗能能力与约束能力来提高整个结构耗散与存储地震能量的能力;框架结构整体损伤与局部损伤的加权值较为接近,可以采用框架局部损伤的加权值来近似估计结构的整体损伤值。     

Numerical study of rheologic and soil damage for ground improvement by vacuum preloading

Based on the characteristics and reinforcement mechanism of vacuum preloading applied in high way soft foundation, the theoretical calculation method of vacuum preloading was presented. According to the equivalent method derived from sand drain foundation subjected to plane and axisymmetric conditions, the three dimensional problem was transformed into plane strain problem. The modified Komala-Huang model was used to model the rheological behavior and the damage theory was also introduced to consider the effect of damage caused by construction disturbance. Numerical simulations were carried out for a high way test section. The results show that simulations of the viscoelastic-plastic-damage model are in good agreement with the field measurements. It suggests that the calculation method, simplified load and boundary condition used in this study are reasonable.     

SOL-GEL法制有机聚合物/无机纳米粒子复合材料

归纳了SOL－GEL法制有机／无机纳米复合材料（ONIC）的复合方法,如：有机聚合物存在下形成无机相纳米粒子;无机纳米相存在下进行有机单体聚合;无机溶胶与有机聚合物溶液共混,再凝胶化,用杂交法将有机单体与无机溶胶同步聚合形成互贯网络,这种复合材料的最大结构特点是微区的大小在纳米尺寸范围内,也可是互相贯穿的,其材质是高度透明的,耐热,热分解温度和力学强度比纯聚合物有较大的提高。     

深孔内表面槽纹深度和粗糙度的光切测量

将光切测量法应用于深孔表面槽纹深度和粗糙度的测量，首次推导出适合于柱面的光切测量方程；设计了一种采用自聚焦透镜和光纤束传像与照明的微小测量头，为深孔内表面槽纹深度和粗糙度的测量提供了一种先进而又可靠的方法     

表面特性光学实时检测的理论和实验研究

针对精密磨削加工中冷却液的使用使得工件表面的光学实时检测非常困难这一问题,提出了一种在冷却液环境下借助特制透明窗装置的光学方法。此方法使被测表面上方出现附加层,分别对附加层中的液体处于静止和流动状态时的情况进行了理论分析和实验研究。对于静态液体,利用修改的B-K(Beckmann-Kirch-hoff)散射模型,从采集到的散射光强分布图中提取出一比值参数,通过参数拟合得到表面粗糙度和比值参数间的关系曲线。对于动态液体,分析光束在流体层中的传播特性,计算通过流动液体层的光束偏移量。结果表明:静态液体时,垂直于散射光带主方向的比值参数能够用来衡量表面轮廓算术平均偏差粗糙度,它们之间可以用explinear函数拟合;动态液体时,通过流体层的光束偏移量非常小,只有0.494×10-5μm。可见,液体的流动对于光学实时检测的影响非常小,液体处于静止状态时的测量结果可以作为表面特性实时检测的最终结果。     

磨矿动力学参数与磨矿时间的关系研究

通过试验研究指出,磨碎过程是一个动态过程,故动力学方程式的参数也将是变化的。本文指出这些参数的意义及变化规律,并认为苏联碎矿教科书上对动力学参数的解释有片面性。     

混凝土粗糙度对CFRP与混凝土粘结性的影响

采用单剪拉拔试验分析碳纤维布复合材料(Carbon fiber reinforced polymers,CFRP)加固混凝土结构因不同的混凝土表面处理而出现不同的粘结界面破坏形式,以及对粘结强度的影响．着重根据粘结-滑移关系曲线分析在不同应力作用下碳纤维布复合材料的应变和应力分布,以及剪应力在界面的传力机理．试验结果显示,混凝土表面的处理对CFRP加固混凝土结构的粘结性能影响较大,单剪试验中粘结剥离破坏过程具有明显的规律性．最后,根据试验结果提出建议以供FRP加固混凝土结构工程应用参考．