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基于数值稳定型神经网络的Villain-Lai-Das Sarma方程的动力学标度行为研究

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物理学报 2024年第16期73卷 28-35页

作者：宋天舒夏辉中国矿业大学信息与控制工程学院徐州221116 中国矿业大学材料与物理学院徐州221116

Villain-Lai-Das Sarma(VLDS)方程因其能够有效描述分子束外延生长过程而在表面生长动力学等领域中备受关注.然而,长程关联噪声驱动下的VLDS方程的标度结果尚不明确,不同解析近似方法所得的标度结果仍不自洽.在数值模拟方面,由于非线性... 详细信息

Villain-Lai-Das Sarma(VLDS)方程因其能够有效描述分子束外延生长过程而在表面生长动力学等领域中备受关注.然而,长程关联噪声驱动下的VLDS方程的标度结果尚不明确,不同解析近似方法所得的标度结果仍不自洽.在数值模拟方面,由于非线性项的存在,VLDS方程一直存在数值发散的问题.当前主要引入指数衰减技术替换非线性项以缓解数值发散的问题,但是最近研究表明,这种方法会导致所获得的标度指数发生歧变.因此本文基于深度神经网络来表征VLDS方程中的各个确定项,并基于数值稳定型神经网络分别对含长程时间和空间关联噪声的VLDS系统进行有效的数值模拟.结果表明,我们所构建的深度神经网络具有良好的数值计算稳定性和泛化性,可以获得不同关联噪声驱动下的VLDS方程的可靠标度指数.同时,本文还发现长程时间关联噪声驱动的VLDS系统在时间关联指数较大时呈现谷堆状的表面形貌,而空间关联噪声驱动下的表面形貌则仍然呈现自仿射分形结构.

关键词：神经网络分子束外延生长 Villain-Lai-Das Sarma方程动力学标度

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电子非广延分布的多离子磁化等离子体鞘层特性

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物理学报 2024年第5期73卷 217-227页

作者：陈龙檀聪琦崔作君段萍安宇豪陈俊宇周丽娜大连海事大学理学院大连116026

等离子体磁化鞘层在半导体加工、材料表面改性、薄膜沉积等方面都发挥着重要作用.在等离子体实验和放电应用中,常存在由两种以上离子组成的多离子等离子体;对于长程相互作用的等离子体系统,非麦克斯韦分布的电子可通过Tsallis的非广延... 详细信息

等离子体磁化鞘层在半导体加工、材料表面改性、薄膜沉积等方面都发挥着重要作用.在等离子体实验和放电应用中,常存在由两种以上离子组成的多离子等离子体;对于长程相互作用的等离子体系统,非麦克斯韦分布的电子可通过Tsallis的非广延分布来描述.本文针对多离子等离子体鞘层建立一维空间坐标三维速度坐标的流体模型,假设鞘层中电子速度服从非广延分布,本底氦离子和不同种类的杂质离子在有一定倾斜角度的磁场中被磁化,通过数值模拟探究了非广延参量、杂质离子及斜磁场对多离子磁鞘中离子的数密度、速度、壁面电势和离子动能等物理量的影响.结果表明,在氦氢或氦氩混合等离子体鞘层中,随着非广延参量增大,离子沿垂直壁方向的速度减小,鞘层中离子、电子数密度均减小,鞘层厚度减小,壁面处离子动能减小;当杂质离子浓度增大时,壁面处离子动能与离子种类无关.随着磁场强度的增大,氦离子数密度和沿垂直壁方向的速度在鞘边出现起伏,且波动幅度随着非广延参量的减小而增大,而重离子则无明显的波动.此外,还分析了杂质离子种类和浓度对鞘层相关特性的影响.

关键词：多离子等离子体非广延分布磁化鞘层玻姆判据

bcc结构下二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)低温低浓度下固溶软化行为的机制

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高等学校化学学报 2024年第6期45卷 15-21页

作者：王娜李翔飞北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

采用第一性原理计算研究了体心立方(bcc)Fe的4种二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)低温低浓度下固溶软化行为的机制,发现低温低浓度下的固溶软化行为由双扭结形核控制,由溶质原子直接引起双扭结形核势垒降低为固溶软化的本征机制,而由溶质原... 详细信息

采用第一性原理计算研究了体心立方(bcc)Fe的4种二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)低温低浓度下固溶软化行为的机制,发现低温低浓度下的固溶软化行为由双扭结形核控制,由溶质原子直接引起双扭结形核势垒降低为固溶软化的本征机制,而由溶质原子对间隙原子清除减少双扭结形核为固溶软化的外部机制.分别计算了bcc Fe的4种二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)中反映双扭结形核势垒的原子行位移(ARD)能和堆垛层错(GSF)能.计算结果表明,仅Cr可微弱降低ARD和GSF能,而Co,Mo,W均引起ARD和GSF能升高,因此,依据固溶软化的本征机制,仅Cr引起固溶软化,而Co,Mo,W均引起固溶强化.Cr,Mo,W与周围Fe原子均为反铁磁相互作用,Co与Fe为铁磁相互作用.尽管铁磁/反铁磁相互作用与价电子数(电子构型)具有一定相关性,双扭结形核势垒并不与价电子数(电子构型)明显相关.进一步的计算表明,双扭结形核势垒与其结合能呈现正相关关系,Cr与Fe结合能减弱,因此双扭结形核势垒降低,而Co,Mo,W与Fe结合能增强,因此双扭结形核势垒升高.而结合能并未表现出与原子半径、电子数(电子构型)的明显相关性,因此,双扭结形核势垒并不与原子半径、电子数(电子构型)明显相关.依据本征机制,Co,Mo,W与Fe的结合能增强引起双扭结形核势垒升高,因此为固溶强化,其二元合金低温低浓度下的固溶软化行为无法用本征机制解释,需要考虑外部机制(如间隙C原子的作用),而Cr二元合金的固溶软化行为可能为本征机制.

关键词：体心立方铁二元合金原子行位移能堆垛层错能固溶软化

等角贴敷压电分流片圆柱壳有限元建模及减振分析

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吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 365-374页

作者：孙伟杨俊东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室沈阳110819

考虑到圆柱壳结构容易出现花瓣型振型的特点,提出了一种等角贴敷多个压电分流片来对其进行振动抑制的方法。基于AnSYS平台,实现圆柱壳与压电片结构耦合,给出了分流电路中电子元件参数输入方法以及和压电片之间的耦合过程。以等角贴敷4... 详细信息

考虑到圆柱壳结构容易出现花瓣型振型的特点,提出了一种等角贴敷多个压电分流片来对其进行振动抑制的方法。基于AnSYS平台,实现圆柱壳与压电片结构耦合,给出了分流电路中电子元件参数输入方法以及和压电片之间的耦合过程。以等角贴敷4个压电分流片圆柱壳为对象进行实例研究,证明了建模方法的合理性以及压电分流阻尼对圆柱壳的减振效果。在此基础上进行参数影响分析,可以发现:对于电阻分流电路存在一个最优电阻值可使减振效果最优;压电片贴敷在变形相对大的区域以及增大尺寸对减振有利。

关键词：机械设计及理论压电分流薄壁圆柱壳有限元建模减振分析等角度贴敷

弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级

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物理学报 2024年第2期73卷 49-58页

作者：解晓洁孙俊松秦吉红郭怀明北京科技大学物理系北京100083 北京科技大学理论物理研究所北京100083 北京航空航天大学物理系北京100191

利用线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法研究了弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级.通过线性自旋波理论,发现磁赝朗道能级出现在磁子能谱的高能端,其能级间距与能级指数的平方根成正比.线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法都显示... 详细信息

利用线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法研究了弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级.通过线性自旋波理论,发现磁赝朗道能级出现在磁子能谱的高能端,其能级间距与能级指数的平方根成正比.线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法都显示,尺寸相同时随着应变强度的逐渐增加,局域磁化强度逐渐减弱,应变强度相同的条件下反铁磁序在y方向上连续减弱,因为上边界处的海森伯链解耦为孤立的垂直链,导致上边界附近的磁序被破坏.量子蒙特卡罗方法提供了更精确的反铁磁序演化:在特定应变强度下上边界处垂直关联不变,水平关联增加,从而影响磁化强度,使局域磁化在上边界处呈上翘趋势.研究结果有助于理解弯曲应变对自旋激发的影响,并可能在二维量子磁性材料实验中得以实现.

关键词：弯曲应变赝朗道能级线性自旋波理论量子蒙特卡罗方法

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考虑时延的异质协作车队事件触发控制研究

东北大学学报（自然科学版） 2024年第4期45卷 540-547页

作者：唐传茵夏冀沣章明理吴龙杰东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819

针对目前研究较少考虑车辆混行造成的异质问题与时延问题,本文提出了一种具有时延的异质协作式自动驾驶车队事件触发控制方法 .首先,建立了考虑混行的异质车辆时延模型;其次,基于PID(proportional-integral-derivative)控制与模型预测控... 详细信息

针对目前研究较少考虑车辆混行造成的异质问题与时延问题,本文提出了一种具有时延的异质协作式自动驾驶车队事件触发控制方法 .首先,建立了考虑混行的异质车辆时延模型;其次,基于PID(proportional-integral-derivative)控制与模型预测控制(MPC),设计了不同模式下的事件触发控制器;然后,在城市和紧急情况下,对所提出的控制器进行了仿真分析;最后,基于Jetson nano模型车进行了实车实验.仿真与实验结果表明,所提出的事件触发控制方法能够在不同情况下更好地权衡控制精度与计算速度间的矛盾.在带有通信时延的紧急情况下,仍能够保持较低的误差.

关键词：自动驾驶异质协作事件触发时延车队

基于模糊增益滑模四旋翼无人机自适应容错控制

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东北大学学报（自然科学版） 2024年第2期45卷 209-216页

作者：任朝晖刘玉麟姜泽宇陈翔宇东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819

针对四旋翼无人机执行器故障下的轨迹跟踪问题,提出一种基于模糊增益滑模的自适应容错控制方法.首先,针对直接控制通道利用自适应机构在线估计执行器故障并加以补偿,采用基于模糊增益的滑模控制器设计可调控制器以满足鲁棒性要求.针对... 详细信息

针对四旋翼无人机执行器故障下的轨迹跟踪问题,提出一种基于模糊增益滑模的自适应容错控制方法.首先,针对直接控制通道利用自适应机构在线估计执行器故障并加以补偿,采用基于模糊增益的滑模控制器设计可调控制器以满足鲁棒性要求.针对间接驱动通道设计基于模糊增益的滑模控制器,从而实现无人机全通道的容错控制设计,该方法具有良好的容错能力的同时,能很好地抑制系统颤振,获得平滑的控制信号.最后,对四旋翼无人机在不同控制器下的轨迹追踪性能进行了对比仿真,结果表明,系统在故障以及扰动下具有良好的飞行性能.

关键词：四旋翼无人机执行器故障模糊控制自适应控制容错控制

微重力条件下复杂等离子体中激光诱导马赫锥的三维模拟

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物理学报 2024年第8期73卷 218-226页

作者：黄渝峰贾文柱张莹莹宋远红大连理工大学物理学院三束材料改性教育部重点实验室大连116024 西南大学人工智能学院重庆400715

基于三维流体力学模型,研究了微重力条件下复杂等离子体中不同耦合参数形式、屏蔽参数、尘埃粒子表面带电量以及等离子体密度对激光诱导尘埃扰动密度形成马赫锥的影响情况.模拟发现,当屏蔽参数较大时,不同的耦合参数形式对尘埃颗粒扰动... 详细信息

基于三维流体力学模型,研究了微重力条件下复杂等离子体中不同耦合参数形式、屏蔽参数、尘埃粒子表面带电量以及等离子体密度对激光诱导尘埃扰动密度形成马赫锥的影响情况.模拟发现,当屏蔽参数较大时,不同的耦合参数形式对尘埃颗粒扰动密度产生较大影响.此外,激光辐射力平行或者垂直激光移动速度时,马赫锥在三维空间中呈对称或反对称形貌.并且,增大屏蔽参数、减小尘埃粒子表面带电量、减小等离子体密度,都会增强尘埃粒子之间的库仑屏蔽作用,进而使尘埃扰动密度形成的马赫锥更加局域在激光斑点附近,表现为扰动范围缩小,而扰动密度值增大.

关键词：复杂等离子体马赫锥三维流体力学耦合参数

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姜泰勒扭曲和轨道序诱导的二维铁磁性

物理学报 2024年第1期73卷 285-295页

作者：张俊廷吴宗铄沈小凡中国矿业大学材料与物理学院徐州221116 南京大学物理学院南京210093

随着体系维度的降低,材料内部的量子限制效应和电子关联作用会相应地增强,往往可以衍生一些新奇的物理特性.在钙钛矿材料中,姜泰勒扭曲和轨道序通常会引起丰富的电子关联行为.本文通过第一性原理计算、对称性分析和蒙特卡罗模拟等方法,... 详细信息

随着体系维度的降低,材料内部的量子限制效应和电子关联作用会相应地增强,往往可以衍生一些新奇的物理特性.在钙钛矿材料中,姜泰勒扭曲和轨道序通常会引起丰富的电子关联行为.本文通过第一性原理计算、对称性分析和蒙特卡罗模拟等方法,对比研究了钙钛矿氟化物KCuF_(3)及其单层结构,揭示了钙钛矿二维化引起的晶格动力学、结构、电子及磁性质等方面的变化.结果表明,KCuF_(3)块体中出现的协作姜泰勒扭曲和面内交错轨道序可以维持到单层极限,导致单层为二维铁磁绝缘体.与块体相不同的是,在单层中姜泰勒扭曲模式作为原型相的软模出现,且单层的绝缘性不依赖于姜泰勒扭曲的出现,而是与电子关联效应的增强有关.本文为研究二维钙钛矿材料以及设计基于钙钛矿的二维铁磁体提供了指导和借鉴.

关键词：第一性原理姜泰勒扭曲轨道序二维铁磁性