纳米尺度界面分层破坏行为的实验研究与分析

为系统研究纳米尺度材料中的界面分层破坏行为,基于悬臂梁弯曲法,利用聚焦离子束技术,从宏观多层薄膜材料(硅/铜/氮化硅,Si/Cu/SiN)中制备出了不同类型的(直、扭转)纳米悬臂梁试样,用以开展相应的实验研究。之后,在透射电子显微镜中分别对直纳米悬臂梁和扭转纳米悬臂梁试样进行原位加载实验。在直纳米悬臂梁试样中,Cu/Si界面受到由弯矩导致的拉应力而发生分层破坏;在扭转纳米悬臂梁试样中,通过改变加载点的位置调整界面上正应力与剪应力的比值,开展了不同复合型的界面裂纹启裂实验。利用有限元法分析了临界载荷作用下Cu/Si界面上的应力场,发现所有试样的应力集中区域均在距界面端部100 nm的范围内。在直纳米悬臂梁试样中,法向应力控制着Cu/Si界面端部的裂纹启裂行为,为单一型分层破坏;在扭转纳米悬臂梁试样中,界面裂纹启裂时的临界正应力与剪应力之间存在着一个圆形准则。     

纳米铁电材料铁电性及其力电耦合特性的原子尺度模拟研究

纳米铁电材料的几何构型和特征尺寸严重影响着材料的铁电性, 对微电子器件中功能材料的可靠性有着至关重要的影响。数值模拟是研究铁电材料物理特性的重要手段, 并且当材料的特征尺寸缩小至数个纳米的量级时, 由于极小试样精密制备和微小物理量准确测量等方面困难的制约, 数值模拟可能是唯一有效的办法。本文综述了典型二维、一维及零维纳米铁电材料铁电性的若干数值模拟研究进展, 重点介绍了纳米铁电材料的极化分布、铁电相变、铁电临界尺寸和力电耦合特性等关键问题的研究成果, 展望了纳米铁电材料模拟研究方面的研究重点。     

复合固体推进剂界面多尺度数值模拟研究进展

固体推进剂界面作为固体发动机结构中力学性质相对薄弱的部分之一,明确其物化性质、损伤演化模式以及脱湿对推进剂结构完整性的影响是极其重要的研究内容。与实验相比,利用数值模拟能够快速、高效地研究各种界面体系下的不同物化性质,具有较好的应用前景。从微观尺度分子动力学、细观尺度有限元数值仿真与宏观数值模拟角度出发,综述了复合固体推进剂多种界面力学性质的研究进展,探讨了多尺度下复合固体推进剂界面数值模拟对固体推进剂工程设计的推动作用与目前存在的不足,并展望了未来的发展方向。     

基于模型的工程机械安全控制研究与应用

工程机械控制系统复杂,安全性要求高,为避免基于代码开发模式存在的验证风险大和移植性差等现象,提出了基于模型设计(MBD)的开发模式。首先,建立MATLAB+CodeSys工具链,以MATLAB/Simulink为模型载体,CodeSys为集成开发环境;其次,利用可视化组件建立硬件无关模型,同步设计测试用例并实施仿真测试;接着,基于Simulink PLC Coder将模型映射为IEC 61131-3结构化文本(Structure Text, ST),完成代码自动分析和模型追溯;最后,集成代码和数据,通过实车测试,验证工程机械控制系统MBD模式的有效性和可行性。     

一种飞控系统不确定性建模方法及其鲁棒控制

针对大包线飞行控制系统, 本文通过摄动参数标称化及多个工作点的数据拟合, 并将拟合误差视为范数有界不确定性, 给出了一种不确定模型描述方法, 以降低系统描述的保守性. 基于二次稳定性准则, 运用线性矩阵不等式的处理方法, 得到了大包线飞控系统动态输出反馈控制器的存在条件和设计方法. 进一步, 通过合适的匹配摄动参数和求解凸优化问题, 以参数向量2--范数的形式给出了闭环系统保持鲁棒稳定所允许的参数最大摄动范围估计方法, 建立了系统摄动参数与二次稳定性之间的联系. 最后通过对飞行控制系统的算例仿真, 验证了文中方法的有效性和可行性.