基于组合优化方法的UUV耐压壳体优化设计研究

无人水下航行器(UUV)的壳体重量大小直接影响到其整体性能。只采用一种优化方法进行耐压壳体结构优化设计很难得到真正的全局最优解,笔者以自适应模拟退火算法、多岛遗传算法和序列二次规划算法为基础,建立了两种不同的组合优化方法,在一定程度上能够确保解的全局最优性。基于该组合优化方法,利用iSIGHT软件,集成自编的肋骨加强薄壁壳体结构的应力及稳定性计算程序,对无人水下航行器(UUV)耐压壳体结构进行优化设计。通过对优化设计前后耐压壳体结构的强度、稳定性及重量进行比较分析,结果表明:采用组合优化算法优化设计得到的无人水下航行器(UUV)耐压壳体在满足壳体结构强度和抗压稳定性要求下,壳体重量极大程度地降低,实现了结构优化。     

内部爆炸加载条件下圆柱钢壳的动态断裂

在内部爆炸冲击波载荷作用下,爆炸容器的动态断裂是进行爆炸容器安全评估和失效分析的基础。为了研究爆炸容器的动态断裂特征,进行圆柱钢壳在中心装药的爆炸加载实验,采用非线性动力有限元分析程序LS-DYNA分析圆柱钢壳的弹塑性动力响应,研究圆柱钢壳的宏观变形和断口的宏观、细观形貌,分析圆柱钢壳的断裂模式及断裂机理。结果表明,圆柱钢壳纵向断口具有微孔聚集型剪切韧窝断裂特征,呈现出微孔聚集型剪切韧性断裂模式。内部爆炸冲击波加载下圆柱钢壳因径向膨胀发生动态塑性变形,产生剪切带,由于剪切带的软化效应而成为优先断裂通道,剪切带和环向拉应力的共同作用是形成微孔聚集型剪切韧窝断裂这种混合韧性断裂模式的原因。     

Visualization of vortex core polarity in NiFe nanodots by tilted Fresnel images

We illustrate an approach which allows determining the out-of-plane component of the vortex core (polarity) in NiFe nanodots using Fresnel imaging in Lorentz electron microscopy. Using tilted Fresnel images, contribution of the polarity is introduced into the Fresnel image. However, this contribution is relatively small and a difference image from two symmetrically tilted Fresnel images must be used to eliminate the strong contribution from the in-plane curling magnetization and non-magnetic contrast. The sense of the polarity appears as a bipolar white-black contrast in the difference image on the tilt axis. A vortex core with a diameter of 16.5±2.5 nm is experimentally measured. Image tilting, displacement and geometrical distortion may disturb the difference image, and hence subtraction of the difference image must be aligned by cross-correlation. The method is also justified by a study of the observed contrast characteristic due to misalignment. The method is confirmed to be superior to similar approach with direct interpretation of information and more information subtracted.     

热丝CVD法制备大面积金刚石薄膜基片的变形

采用热丝CVD法制备的大面积金刚石薄膜存在基片变形严重的问题,通过对热丝CVD设备和沉积工艺进行改进,成功解决了直径76mm、厚度0.4mm硅片的变形问题。结果表明:改进后金刚石薄膜基片的翘曲度为0.296%,比改进前的降低了88.9%;改进后金刚石薄膜的质量及晶粒大小均匀,膜厚不均匀度仅为1.53%,具有优异的大面积均匀性。     

热处理对离子束溅射Ta_2O_5薄膜特性的影响

利用离子束溅射沉积技术制备了Ta2O5薄膜,在100~600℃的大气氛围中对其进行热处理(步进温度为100℃),并对热处理后样品的光学常数(折射率、折射率非均匀性、消光系数和物理厚度)、应力、晶向和表面形貌进行了研究。研究显示,随着热处理温度增加,薄膜折射率整体呈下降趋势,折射率非均匀性和物理厚度呈增加趋势,结果有效地改善了薄膜的消光系数和应力,但薄膜的晶向和表面形貌均未出现明显的变化。结果表明:热处理可以有效改变薄膜特性,但需要根据Ta2O5薄膜具体应用综合选择最优的热处理温度。本文对离子束溅射Ta2O5薄膜的热处理参数选择具有指导意义。     

管壳式换热器数值模拟与斜向流换热器研究

笔者从理论的角度出发,在实验的基础上,对管壳式换热器的数值模拟进行了分析,并对它的传热强化进行了阐述。     

高温加热对于纯铝薄膜表面结构的影响研究

在半导体材料中,金属薄膜尺寸缩小会使通电时的电流密度升高而导致材料焦耳热迅速增加,从而影响金属薄膜表面结构。针对纯铝薄膜进行了高温加热试验,模拟实际运行中的温度影响,并分析了影响机理。试验结果表明随着加热温度和加热时间的增加会使铝膜表面原子迁移能力增强,单位时间内原子积聚数量增加,从而导致小丘数量和体积增大。     

横向磁场中轴向运动条形导电板的组合共振

给出了磁场中轴向运动条形导电薄板的动能、应变能以及电磁力表达形式,应用哈密顿变分原理,推导出了轴向运动导电板的非线性磁弹性振动微分方程。通过位移函数的设定并应用伽辽金积分法,得到横向磁场中对边简支边界约束轴向运动条形板的达芬型磁弹性振动方程。利用多尺度法进行求解,得到组合共振发生时确定共振幅值的幅频响应方程,并给出定常稳定解的判定条件。通过数值算例,得到轴向运动速度、磁感应强度、激励力和轴向拉力等参量不同时的振幅变化规律曲线图以及系统振动的时程响应图和相图,分析了不同参量对共振幅值和非线性特征的影响,并对系统呈现的概周期和混沌运动行为变化规律进行了分析。     

管内装元件强化传热的技术经济评价

提出了一种管内装元件强化传热的技术经济评价方法，此方法综合考虑了强化换热器管内传热膜系数的提高和管内流体阻力的增大，与普通的管壳式换热器相比，所带来的投资费用和使用费用变化，这个变化量可用净现值增量△NPV来表示。根据△NPV值来评价强化传热技术，从而为强化传热技术的开发和推广及进行决策提供指导。     

有机染料敏化TiO_2纳米薄膜太阳能电池研究进展

染料敏化TiO2纳米薄膜太阳能电池是一种新型太阳能电池,其结合了有机染料光敏剂和无机半导体的优势,具有较宽的光谱响应范围,制造工艺简单,成本较低,绿色环保,是国内外研究的热点。本文介绍了染料敏化纳米薄膜太阳能电池的结构和工作原理,并对其组成要素如染料敏化、TiO2纳米膜、电解质等最新研究进展进行了简述。