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圆弧形蜂窝夹芯板在低速冲击下的动力响应研究

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振动与冲击 2024年第5期43卷 214-222,238页

作者：余阳付涛昆明理工大学机电工程学院昆明650500

为了研究具有负泊松比特性的圆弧形蜂窝夹芯板的动力响应,基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了圆弧形蜂窝夹芯板的运动方程,同时建立两自由度的质量-弹簧模型来获得蜂窝夹芯板与冲击器之间的接触力,利用Navier法和Duhamel积分对圆... 详细信息

为了研究具有负泊松比特性的圆弧形蜂窝夹芯板的动力响应,基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了圆弧形蜂窝夹芯板的运动方程,同时建立两自由度的质量-弹簧模型来获得蜂窝夹芯板与冲击器之间的接触力,利用Navier法和Duhamel积分对圆弧形夹芯板的运动方程解析求解。在理论模型有效性验证方面,低速冲击下蜂窝夹芯板中心最大横向位移的理论模型计算结果与ABAQUS有限元仿真结果的最大相对误差为4.9%,同时求得理论模型与已发表文献计算出的接触力最大相对误差为8%,验证了理论模型的有效性。通过理论模型研究了蜂窝胞元参数变化对蜂窝夹芯板动力响应的影响,研究结果表明:随着球形冲击器的冲击速度递增,圆弧形蜂窝夹芯板中心最大横向位移也呈现出递增的规律;圆弧形蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着蜂窝胞元半径或角度的增大而减小,当蜂窝胞元半径从5 mm增加至7 mm时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性减少40.28%;当蜂窝胞元角度从30°增加至60°时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性减少83.64%;蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着蜂窝胞元壁厚的增大而增大,当蜂窝胞元壁厚从1 mm增加至3 mm时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性提升59.51%。通过减小胞元角度和半径,增加胞元壁厚可以提升圆弧形蜂窝夹芯板的抗冲击特性。

关键词：低速冲击蜂窝夹芯板一阶剪切变形理论质量-弹簧模型 ABAQUS有限元仿真

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负泊松比内凹六边形蜂窝夹层板的吸声性能

复合材料学报 2024年第4期41卷 2157-2166页

作者：孔维凡付涛昆明理工大学机电工程学院昆明650500

为了改善传统蜂窝夹层板结构的吸声特性,提出了一种负泊松比内凹六边形蜂窝夹层板结构,该结构上面板为微穿孔板,夹芯层为负泊松比内凹六边形蜂窝,其由19个具有内延伸管的单元腔体谐振器构成。采用COMSOL仿真软件对负泊松比内凹六边形蜂... 详细信息

为了改善传统蜂窝夹层板结构的吸声特性,提出了一种负泊松比内凹六边形蜂窝夹层板结构,该结构上面板为微穿孔板,夹芯层为负泊松比内凹六边形蜂窝,其由19个具有内延伸管的单元腔体谐振器构成。采用COMSOL仿真软件对负泊松比内凹六边形蜂窝夹层板结构在500~950 Hz频率范围内进行吸声系数的计算,并运用B&K驻波管测量系统对仿真结果的有效性进行了验证。在保持负泊松比内凹六边形蜂窝胞元结构不变的前提下,研究了胞元参数对蜂窝夹层板结构吸声系数的影响,研究结果表明:当胞元倾角增大、内延伸管孔隙率减小、腔体壁厚减小时,结构的吸声性能增强;此外,腔体深度的增加和内延伸管管长的增加都会导致共振频率向更低频方向移动,其中腔体深度的改变更明显。在500~950 Hz频率范围内,该结构比传统蜂窝夹层板结构的平均吸声系数提升了5.64%,表明负泊松比内凹六边形蜂窝夹层板结构在低频范围内具有更优的吸声性能。

关键词：负泊松比吸声结构吸声系数夹层板腔体谐振器

仿蝴蝶弧形共振腔型声学超材料的低频宽带吸声性能

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复合材料学报 2024年第6期41卷 3290-3299页

作者：孔维凡付涛昆明理工大学机电工程学院昆明650500

针对目前亥姆霍兹共振器低频吸声效果不理想的问题,提出了一种仿蝴蝶弧形共振腔型声学超材料结构,将阶梯式圆孔引入亥姆霍兹共振器的颈管,同时改变传统的负泊松比内凹夹芯结构,使结构在不改变整体尺寸的前提下,有效地为吸声器提供低频... 详细信息

针对目前亥姆霍兹共振器低频吸声效果不理想的问题,提出了一种仿蝴蝶弧形共振腔型声学超材料结构,将阶梯式圆孔引入亥姆霍兹共振器的颈管,同时改变传统的负泊松比内凹夹芯结构,使结构在不改变整体尺寸的前提下,有效地为吸声器提供低频吸声所需的声阻抗,从而降低共振频率。利用有限元软件COMSOL 6.1对结构进行了仿真并通过驻波管吸声测试实验进行了验证,实验与仿真的结果具有较高的一致性。结果表明:仿蝴蝶弧形共振腔型声学超材料结构可以有效降低亥姆霍兹共振器的吸收峰值频率,使该结构在650~1050 Hz频率范围内有着优秀的吸声性能,平均吸声系数大于0.9,实现了对声波的准完美吸收。吸声结构在740 Hz共振吸收系数峰值为0.962509,此时结构的厚度仅为吸收峰频率对应波长的1/15,体现了其深亚波长尺寸的特征。当结构的高度为30 mm时,仍有一个较宽的吸声频带,带宽比为62%(吸声系数>0.5)。不同仿蝴蝶弧形负泊松比的胞元参数对吸声性能也有一定的影响,当弧形胞元的圆弧半径r为11.8 mm、阶梯式圆孔的阶梯数n为4及阶梯式圆孔管径da和管长la为试件尺寸时,可以使亥姆霍兹共振器在低频宽带条件下有着优秀的吸声性能。

关键词：阶梯式圆孔亥姆霍兹共振器仿蝴蝶弧形低频宽带吸声结构夹层板

面向无透镜成像衍射恢复算法的可配置计算单元设计

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面向无透镜成像衍射恢复算法的可配置计算单元设计

作者：付涛西安理工大学

学位级别：硕士

无透镜成像系统采集的衍射图像需要通过衍射恢复进行图像重建。衍射恢复算法具有数据量大、计算复杂度高、迭代次数多的特点,采用传统的离线或基于软件的嵌入式计算平台进行计算,存在便携性差、计算耗时长的问题,并且导致了无透镜成像... 详细信息

无透镜成像系统采集的衍射图像需要通过衍射恢复进行图像重建。衍射恢复算法具有数据量大、计算复杂度高、迭代次数多的特点,采用传统的离线或基于软件的嵌入式计算平台进行计算,存在便携性差、计算耗时长的问题,并且导致了无透镜成像难以小型化,集成度低,阻碍了无透镜成像在即时检测的发展和推广普及。通过对衍射恢复算法的分析发现快速傅里叶计算耗费了大量的计算时间,因此,设计一款具有高效的FFT架构的能够实时计算且集成度高的衍射恢复算法的计算系统具有重要意义。主要研究内容如下:1、通过分析无透镜成像角谱衍射恢复算法,在理解算法的输入输出、数据流、计算复杂度以及可能的优化方法的基础上提取出算法中需要硬件化的函数进行分析。针对高并行度或者低资源的不同系统应用场景,设计了三种点数或级数可配置的分裂基快速傅里叶变化架构,以及计算模式可配置的约束计算模块。2、通过Matlab建立对应的硬件模型,通过与软件算法的对比,验证了模型的功能正确,通过多组不同大小的衍射图像数据对Matlab模型进行量化,验证了不同浮点以及指数分离的量化方案,对不同的快速傅里叶架构给出了不同的量化方案,针对最终实现的并行流水结构快速傅里叶变换给出了16bit非标浮点量化方案,512×512点的衍射图像15次迭代的计算结果对比软件算法结果其峰值信噪比为35.10,对比Matlab软件算法双精度结果,衍射恢复图像无明显差别,完全满足可配置计算单元的应用需求。3、根据模型进行硬件描述语言的RTL(Register Transfer Level)设计,将计算单元的设计转化为硬件电路,搭建了板级验证平台,通过PL与PS端的协同,对衍射恢复算法可配置计算单元进行硬件调试和板级验证,从验证结果得出,本文所设计的可配置计算单元可以在4.62ms内计算完成512×512的衍射图像。综上所述,本文针对衍射恢复算法进行了分析研究,设计了三种FFT架构,并以合并计算的并行流水结构快速傅里叶变换架构为基础实现了基于ASIC设计的面向无透镜成像衍射恢复算法的可配置计算单元,通过仿真验证了该思路的可行性。

关键词：无透镜成像系统衍射恢复算法快速傅里叶变换硬件实现

基于滤波技术和GAN的脉冲展宽分幅相机空间分辨性能提升

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光学学报 2024年第11期44卷 315-323页

作者：徐付涛白雁力钟思宋明诚桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西桂林541004 桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林541004

为改善硬件提升的局限,将滤波技术和生成对抗网络(GAN)应用于脉冲展宽分幅相机空间分辨性能提升,并采用图像梯度和成像调制度量化提升效果。研究结果显示,高斯-拉普拉斯算子、同态滤波和GAN均能不同程度提升脉冲展宽分幅相机的空间分辨... 详细信息

为改善硬件提升的局限,将滤波技术和生成对抗网络(GAN)应用于脉冲展宽分幅相机空间分辨性能提升,并采用图像梯度和成像调制度量化提升效果。研究结果显示,高斯-拉普拉斯算子、同态滤波和GAN均能不同程度提升脉冲展宽分幅相机的空间分辨性能,而将同态滤波的图像增强和GAN的去模糊相结合,能更显著地提升分辨效果,并将图像整体平均梯度由初始的1.456提高到3.399;近轴5 lp/mm区域的局部平均梯度由7.638提高至23.901,平均调制度由7.84%提高至24.32%;远轴5 lp/mm区域的局部平均梯度由3.869提高至11.349,平均调制度由6.07%提高至19.60%。研究结论不仅为脉冲展宽分幅相机空间分辨性能的提升提供了参考方法,而且为滤波和去模糊技术融入超快诊断领域提供了新思路。

关键词：超快光学诊断技术脉冲展宽分幅相机生成对抗网络滤波技术空间分辨率性能

基于滤波和GAN技术的脉冲展宽分幅相机空间分辨性能提升研究

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光学学报 2024年

作者：徐付涛白雁力钟思宋明诚桂林电子科技大学电子工程与自动化学院桂林电子科技大学机电工程学院

脉冲展宽分幅相机是一种采用长漂移区和磁聚焦设计的二维超快诊断设备，但空间分辨能力的不足，难以在实验中获取清晰度更高的图像。虽然通过改变磁透镜的类型和数量等硬件方式能有效提升性能，但强磁场、大体积和无重复利用等因素，对... 详细信息

脉冲展宽分幅相机是一种采用长漂移区和磁聚焦设计的二维超快诊断设备，但空间分辨能力的不足，难以在实验中获取清晰度更高的图像。虽然通过改变磁透镜的类型和数量等硬件方式能有效提升性能，但强磁场、大体积和无重复利用等因素，对系统磁屏蔽、便携性和研制成本提出更高要求。为改善硬件提升的局限，将滤波技术和生成对抗网络（Generative Adversarial Networks,GAN）应用于脉冲展宽分幅相机空间分辨性能提升，并采用图像梯度和成像调制度量化提升效果。研究结果显示，高斯-拉普拉斯算子、同态滤波和GAN均能不同程度提升脉冲展宽分幅相机的空间分辨性能，而将同态滤波的图像增强和GAN的去模糊相结合，则能更突显提升效果，并将图像整体平均梯度由初始的1.456提高到3.399，近轴5 lp/mm区域的局部平均梯度由7.638提高至23.901，平均调制度由7.84%提高至24.32%，远轴的局部平均梯度由3.869提高至11.349，平均调制度由6.07%提高至19.60%。研究结论不仅为脉冲展宽分幅相机空间分辨性能的提升，提供一种可行的参考方法，而且为滤波和去模糊技术融入超快诊断领域提供一种新思路。

关键词：超快诊断技术脉冲展宽分幅相机生成对抗网络滤波技术空间分辨率性能

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几类有限域F上的0-APN幂函数

湖北大学学报(自然科学版) 2024年

作者：付涛西南交通大学数学学院

在SETA 2018会议上,为了研究Dobbertin猜想和关于APN函数可能的最高代数次数的猜想,Budaghyan等提出了pAPN的概念。由于幂函数特殊的代数结构,我们只需考虑幂函数在0和1处的pAPN性质。在本文中,我们研究幂函数在0处的pAPN性质,即0-APN... 详细信息

在SETA 2018会议上,为了研究Dobbertin猜想和关于APN函数可能的最高代数次数的猜想,Budaghyan等提出了pAPN的概念。由于幂函数特殊的代数结构,我们只需考虑幂函数在0和1处的pAPN性质。在本文中,我们研究幂函数在0处的pAPN性质,即0-APN性质。借助于多元方程组结式消元法,我们在有限域F2n上构造了6类0-APN幂函数xd,这些0-APN幂函数包含的(d,n)可以“解释”文献[1]中的指数,且这些幂函数是0-APN的但不是APN的。此外,我们的结果与已有的结果 CCZ不等价。

关键词： APN函数 0-APN函数幂函数结式

高黏体系中纳米颗粒稳定气泡的形变及破裂行为

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化工学报 2024年第6期75卷 2180-2189页

作者：赵赫费滢洁朱春英付涛涛马友光天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室天津300072

采用高速摄像机研究了微通道内高黏流体中纳米颗粒稳定的气泡在流动过程中的形态及其对下游对称Y型分岔口处气泡破裂的影响。在直通道内运动气泡呈现出弹状、哑铃状和手榴弹状3种形态,气泡的形态主要受分散相流率影响。Y型分岔口处气泡... 详细信息

采用高速摄像机研究了微通道内高黏流体中纳米颗粒稳定的气泡在流动过程中的形态及其对下游对称Y型分岔口处气泡破裂的影响。在直通道内运动气泡呈现出弹状、哑铃状和手榴弹状3种形态,气泡的形态主要受分散相流率影响。Y型分岔口处气泡的破裂流型主要为部分阻塞破裂,吸附有纳米颗粒的气泡的破裂周期较常规气泡更大,其破裂周期之差ΔTb随毛细管数Ca变化呈现出3种不同的规律:当Ca>0.042时,ΔTb为正且与Ca呈正相关;当Ca<0.042时,存在ΔTb为正且与Ca呈负相关和ΔTb为负且与Ca呈正相关两种情况。此外,变形气泡在Y型分岔口处呈现非对称破裂行为,其破裂的非对称性与气泡的变形程度相关,当Ca大于临界毛细管数CaCr时气泡尾部直径减小的速度加快,从而加剧气泡的变形,气泡破裂的非对称性显著增大。研究表明,吸附纳米颗粒的气泡的CaCr值与无颗粒体系中气泡相同,但吸附有纳米颗粒的手榴弹状气泡的形变程度更大,破裂的非对称性也更明显。

关键词：微通道气泡纳米颗粒破裂高黏流体

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研究液体沸腾条件的实验改进

中小学实验与装备 2002年第3期12卷 3-3页

作者：唐付涛湖北省十堰市竹山县双台乡中学 442218

有的学生以为水的温度升高到100℃(在一个标准大气压下)就会沸腾.产生这种看法的原因是对液体沸腾的条件不清楚.为了纠正这种认识,可在讲授'液体的沸腾'这部分教材时,补充下面的演示实验.

关键词：沸腾条件沸腾现象标准大气压温度计测试管加热试管内演示实验实验改进实验装置热平衡