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完全匹配层在矩阵式波动方程SBP-SAT方法应用

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振动与冲击 2024年第13期43卷 53-60页

作者：孙铖杨在林蒋关希曦刘泰玉广西民族大学建筑工程学院南宁530006 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150080 哈尔滨工程大学工业与信息化部先进船舶材料与力学重点实验室哈尔滨150080 南京工业大学数理科学学院南京211816

数值离散方法和截断边界效果是地震动模拟实现的关键。基于分部求和(summation-by-parts,SBP)和一致逼近(simultaneous approximation term,SAT)的SBP-SAT方法具有较高的稳定性,这使得该方法具备了较高的应用前景和价值。此外,完全匹配... 详细信息

数值离散方法和截断边界效果是地震动模拟实现的关键。基于分部求和(summation-by-parts,SBP)和一致逼近(simultaneous approximation term,SAT)的SBP-SAT方法具有较高的稳定性,这使得该方法具备了较高的应用前景和价值。此外,完全匹配层(perfect matching layer,PML)是一种应用广泛用于模拟截断边界的技术,但引入匹配层可能会破坏原始方程的稳定性,特别是在各向异性介质或曲线域模型中。首先基于数理推导,给出弹性波动方程系数矩阵的对称形式。在此基础上,引入多轴完全匹配层(multi-axis perfect matching layer,MPML),并建立相应的匹配层方程。通过本征值分析,我们可以判断阻尼函数对原方程特征根实部的走向和取值范围的影响。然后,我们采用SBP-SAT方法对矩阵对称形式匹配层方程进行离散,并在频域中采用能量法进行稳定性评估。通过对不同模型的数值仿真,表明所提出的离散框架具有整合度高、稳定性好和拓展性强等特点。此外,多轴匹配层可以与SBP-SAT方法结合,可以稳定地模拟曲线域中的波传播。

关键词：弹性波动方程对称矩阵形式高阶有限差分方法分部求和-一致逼近(SBP-SAT) 多轴完全匹配层(MPML) 稳定性

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多负载环境下微加速度计的可靠性建模与分析

中国机械工程 2024年第5期35卷 860-868页

作者：关存贺许高斌蒋京奇王焕章陈兴马渊明合肥工业大学微电子学院合肥230009 安徽省微电子机械系统工程技术研究中心合肥230009

针对多负载环境下微电子机械系统(MEMS)微加速度计易出现的敏感结构断裂及材料疲劳退化问题,提出了一种基于全概率理论的微加速度计可靠度预估模型。该模型结合齐次泊松过程和Wiener退化过程,分别表征单位时间内作用在微加速度计上的冲... 详细信息

针对多负载环境下微电子机械系统(MEMS)微加速度计易出现的敏感结构断裂及材料疲劳退化问题,提出了一种基于全概率理论的微加速度计可靠度预估模型。该模型结合齐次泊松过程和Wiener退化过程,分别表征单位时间内作用在微加速度计上的冲击载荷次数以及器件在振动负载下的疲劳退化过程,完成了微加速度计在广义极端冲击、广义δ-冲击和广义混合冲击条件下的可靠度建模。对比分析了三种模型预估的可靠度随时间的变化规律,分析得出,广义混合冲击模型的可靠度计算结果更具有指导意义。进一步对广义混合冲击模型进行参数敏感性分析,研究结果表明,冲击强度与冲击次数对微加速度计的可靠度具有显著影响。

关键词：微加速度计多负载环境可靠性全概率理论

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钢纤维混凝土动态力学特性及损伤规律研究

工程科学学报 2024年

作者：余一松李地元蒋京泰马金银刘家明中南大学资源与安全工程学院长沙有色冶金设计研究院有限公司

以云南某矿山超深井衬砌支护为工程背景，对不同掺配方案、不同标号的钢纤维混凝土试样进行动态冲击试验，并采用数字图像相关技术分析了冲击荷载下试样表面的应变场演化。试验结果表明：三掺钢纤维混凝土动态抗压强度和耗散能占比大于... 详细信息

以云南某矿山超深井衬砌支护为工程背景，对不同掺配方案、不同标号的钢纤维混凝土试样进行动态冲击试验，并采用数字图像相关技术分析了冲击荷载下试样表面的应变场演化。试验结果表明：三掺钢纤维混凝土动态抗压强度和耗散能占比大于单掺和双掺钢纤维混凝土；素混凝土的动态强度越小，掺配钢纤维后混凝土试样的动态强度提升越显著。采用高速摄像机记录了钢纤维混凝土试样的破坏全过程，试样破坏模式受混凝土标号和钢纤维掺配方案控制，可分为剪切、劈裂和剪切–劈裂复合型破坏。与素混凝土试样相比，钢纤维混凝土试样在冲击荷载下的裂纹数量减少，反射能占比更低，透射能和耗散能占比更高，表明钢纤维能有效抑制裂纹萌生扩展，增强井壁混凝土的稳定性。钢纤维混凝土试样的非破坏性冲击试验结果显示三掺钢纤维方案能够最大程度抑制混凝土在冲击荷载下的损伤。最终建议该矿山深部竖井衬砌支护采用混凝土标号为C50，钢纤维的掺配方案为每立方素混凝土掺配端钩型长纤维40 kg、镀铜平直型中长纤维5 kg以及短镀铜平直型短纤维10 kg。

关键词：钢纤维混凝土动态冲击损伤变量数字图像处理矿山深部竖井

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自抗扰控制在陀螺电机稳速控制中的应用

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 234-242页

作者：关伊哲冯明北京科技大学机械工程学院北京100083

陀螺电机的转速稳定性影响着陀螺仪性能,为提高永磁同步陀螺电机(PMSGM)的稳速控制精度,提出速度环采用自抗扰控制(ADRC),滤波环节采用基于模型自适应滤波算法的方法。将ADRC应用于陀螺电机矢量控制系统中,其速度环替代传统比例积分(PI... 详细信息

陀螺电机的转速稳定性影响着陀螺仪性能,为提高永磁同步陀螺电机(PMSGM)的稳速控制精度,提出速度环采用自抗扰控制(ADRC),滤波环节采用基于模型自适应滤波算法的方法。将ADRC应用于陀螺电机矢量控制系统中,其速度环替代传统比例积分(PI)控制,减小速度环输出波动,从而提高陀螺电机的稳速精度;采用基于模型自适应滤波算法代替传统低通滤波算法,无需相位延时补偿并使估计得到的反电动势波形更为平滑,提高转子位置角估计的准确性和稳速控制精度。因此,设计开发PMSGM矢量控制器,仿真及实验结果表明:所提方法相较于传统控制方法,有效地提高了陀螺电机的稳速控制精度。

关键词：永磁同步陀螺电机矢量控制自抗扰控制自适应滤波稳速精度

一例多钒酸盐杂化材料的制备及高效催化烯烃环氧化

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无机化学学报 2024年第4期40卷 799-808页

作者：李宁杜思宇王雪怡杨辉周涛关致敏费鹏马宏芳蒋尚山西大同大学化学与化工学院大同037009

以2-(2-吡啶基)咪唑(pIM)、Co^(2+)和NaVO_(3)为原料,在水热条件下,制备了新的钒氧簇化合物[Co(pIM)V_(2)O_(6)](1)。采用X射线单晶衍射、粉末X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和元素分析等方法对化合物进行了表征。单晶解析表明,该化合物... 详细信息

以2-(2-吡啶基)咪唑(pIM)、Co^(2+)和NaVO_(3)为原料,在水热条件下,制备了新的钒氧簇化合物[Co(pIM)V_(2)O_(6)](1)。采用X射线单晶衍射、粉末X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和元素分析等方法对化合物进行了表征。单晶解析表明,该化合物由VO_(4)四面体和CoO_(3)N_(2)四方锥通过氧原子共边、共角连接成二维结构。基于钒氧簇在催化氧化体系中的高效活性,1作为非均相反应的催化剂,在以H_(2)O_(2)为氧化剂的催化烯烃环氧化反应中表现出优秀的催化性能,催化剂能够多次重复使用且活性基本保持不变。此外,磁化率研究表明1中存在反铁磁相互作用。

关键词：多钒酸盐非均相催化剂烯烃环氧化磁性

2000~2021年中国典型地区大气降水化学与沉降特征

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中国环境科学 2024年第9期44卷 4817-4825页

作者：程昳璇关净文浮天蒋伯琪陈倩于兴娜南京信息工程大学大气物理学院中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室江苏南京210044

基于2000~2021年中国东北、华北、华东、东南、西北、西南6个区域10个城市的大气降水组分资料,针对各地区降水量、pH值、降水电导率、水溶性离子浓度及其氮硫湿沉降特征开展了长期变化特征研究,分析了典型地区降水组分的离子中和特性.... 详细信息

基于2000~2021年中国东北、华北、华东、东南、西北、西南6个区域10个城市的大气降水组分资料,针对各地区降水量、pH值、降水电导率、水溶性离子浓度及其氮硫湿沉降特征开展了长期变化特征研究,分析了典型地区降水组分的离子中和特性.结果表明:2000~2021年中国各研究站点pH值总体呈上升趋势,但重庆和上海地区的年均pH值至今未达到5.6.济南、西安和重庆站电导率呈现出较明显的下降趋势.西北地区陆源性特征较为明显,Ca^(2+)浓度较高(可达1035.2μeq/L);NO_(3)^(-)浓度在重庆地区有上升趋势,这与城市机动车保有量的逐年增长有关;而NH_(4)^(+)在各个地区均有下降;东南地区受海盐影响,Na^(+)和Cl^(-)的浓度相对较高.西北和西南地区的硫、氮湿沉降量明显高于东南地区,NH_(4)^(+)-N/NO_(3)^(-)-N各地区均呈下降趋势,但该比值年平均值均大于1,说明大气降水中氮沉降以还原态氮为主.东南地区的降水酸度相对较高,然而酸性离子(SO_(4)^(2-)和NO_(3)^(-))浓度却较低,说明降水酸度还会受到碱性离子(Ca^(2+)和NH_(4)^(+))的影响.在厦门和西安NO_(3)^(-)、NSS-SO_(4)^(2-)和NH_(4)^(+)浓度年变化很小,而pH值、中和潜力和酸化潜力的比值(NP/AP)有明显上升趋势;但西安NP/AP值明显较高,反映西安土壤尘埃中的中和能力比东南地区强.

关键词：降水化学时空分布中和能力硫沉降氮沉降

镍铁氢氧化物-磷化钴复合电极电催化分解水研究

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无机材料学报 2024年第4期39卷 374-382,I0003-I0006页

作者：杨博吕功煊马建泰中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室兰州730000 中国科学院大学北京100049 兰州大学化学化工学院兰州730000

本研究采用水热-磷化-电化学沉积法在磷化钴表面构筑了金属氢氧化物层,制备了NiFeOH/CoP/NF复合电极,考察了复合电极电解水制氢的性能。在1.0 mol/L的KOH介质中,NiFeOH/CoP/NF复合电极表现出良好的催化电解水性能。在电流密度为100 mA/c... 详细信息

本研究采用水热-磷化-电化学沉积法在磷化钴表面构筑了金属氢氧化物层,制备了NiFeOH/CoP/NF复合电极,考察了复合电极电解水制氢的性能。在1.0 mol/L的KOH介质中,NiFeOH/CoP/NF复合电极表现出良好的催化电解水性能。在电流密度为100 mA/cm^(2)时,NiFeOH/CoP/NF复合电极电催化析氢(HER)和析氧反应(OER)所需的过电势分别为141和372 mV。在电流密度为10 mA/cm^(2)时,NiFeOH/CoP/NF同时用作阴极和阳极电解水所需电压仅为1.61 V。NiFeOH保护层增强了CoP在电解水反应中的活性和稳定性,NiFeOH/CoP/NF复合电极在恒电流电解中表现出高的HER和OER稳定性,活性可维持60000 s,性能未见明显衰减。将NiFeOH/CoP/NF两电极电解池与GaAs太阳能电池组成光伏-电解水系统,该系统在100 mW/cm^(2)模拟光照条件下,太阳能至氢能转化效率达到18.0%,并可稳定运行200 h。

关键词：磷化钴金属氢氧化物保护层电催化水分解稳定性

浅析岩溶地区特小断面长隧洞洞内排水系统布置

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湖南水利水电 2024年第2期 7-11页

作者：蒋泰平彭彦霖中交一公局集团水利工程有限公司湖南益阳413400

岩溶地区地下水来源复杂,在这类地质条件下修建隧洞遇到洞内涌水是很常见也很突出的问题。地表拦截外水减少补给,洞内布置合理的排水系统能有效保障洞内施工安全,但在地表山脉、槽谷相间分布,地下水分布情况复杂,不易从地表截断涌水的... 详细信息

岩溶地区地下水来源复杂,在这类地质条件下修建隧洞遇到洞内涌水是很常见也很突出的问题。地表拦截外水减少补给,洞内布置合理的排水系统能有效保障洞内施工安全,但在地表山脉、槽谷相间分布,地下水分布情况复杂,不易从地表截断涌水的情况下,洞内排水就成为关键。实际施工中,特小断面长隧洞洞内排水布置有如下难点:涌水量难以预测;水质受涌水来源、施工干扰大;洞内空间有限。排水系统在布置上需要综合各方面情况考虑。文章针对某岩溶地区特小断面长隧洞工程复杂的涌水情况,设置合理的洞内反坡排水系统应对不同涌水强度和水质,为同类项目排水系统布置提供参考。

关键词：洞内排水系统岩溶地区特小断面长隧洞

基于β-Ga_(2)O_(3)/NiO异质结日盲光电探测器性能研究

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电子元件与材料 2024年第5期43卷 528-537页

作者：关幼幼陈海峰郭天翔陆芹刘祥泰西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121

采用原子层沉积法(ALD)在氧化硅衬底上沉积厚度为60 nm的氧化镓(Ga_(2)O_(3))薄膜,制备基于β-Ga_(2)O_(3)/NiO异质结结构的日盲光电探测器,研究器件的电极间距(d)、薄膜退火温度和欧姆退火温度对其光电性能的影响。研究结果显示,随着d... 详细信息

采用原子层沉积法(ALD)在氧化硅衬底上沉积厚度为60 nm的氧化镓(Ga_(2)O_(3))薄膜,制备基于β-Ga_(2)O_(3)/NiO异质结结构的日盲光电探测器,研究器件的电极间距(d)、薄膜退火温度和欧姆退火温度对其光电性能的影响。研究结果显示,随着d从30μm缩短至10μm时,器件的光电流(Iphoto)、暗电流(Idark)、光响应度(R)、外部量子效率(EQE)和比探测率(D^(*))增大,上升时间(τr)和下降时间(τd)缩短。随着薄膜退火温度从500℃升至900℃时,器件的Iphoto、Idark、R、 EQE和D^(*)增大,τr和τd缩短。随着欧姆退火温度从350℃升至550℃时,Iphoto、Idark、R和EQE增大,τr和τd缩短。研究表明器件的光电性能在d为10μm、薄膜退火温度为900℃且欧姆退火温度为550℃的条件下最优,在10 V偏压时对应的光暗电流比(PDCR)为1802.63,R为5.27×10^(2)A/W,EQE为257587.76%,D^(*)为5.45×10^(13)Jones。

关键词： β-Ga_(2)O_(3) 原子层沉积 NiO 异质结光电探测器退火温度