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红外近场辐射探测及超分辨温度成像

红外与毫米波学报 2023年第5期42卷 569-573页

作者：朱晓艳翁钱春中国科学院上海技术物理研究所红外科学与技术全国重点实验室上海200083

红外热成像技术通过探测物体自身所发出来的远场红外辐射从而感知表面温度,在军事、民航、安防监控及工业制造等重要领域有着广泛应用。但由于光学衍射极限的限制,红外热成像的分辨率通常在微米尺度及以上,因此无法用于观测纳米尺度的... 详细信息

红外热成像技术通过探测物体自身所发出来的远场红外辐射从而感知表面温度,在军事、民航、安防监控及工业制造等重要领域有着广泛应用。但由于光学衍射极限的限制,红外热成像的分辨率通常在微米尺度及以上,因此无法用于观测纳米尺度的物体。近几年,我们开发了红外被动近场显微成像技术,通过探测物体表面的近场辐射从而极大地突破红外衍射极限限制,将红外温度探测及成像从传统的微米尺度拓展到了纳米尺度。本文将介绍红外被动近场显微成像技术的基本原理,以及基于此可实现的物体表面近场辐射探测与红外超分辨温度成像研究。

关键词：红外探测纳米热成像扫描探针显微镜

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间歇式信息传输条件下无人机搜索覆盖规划

系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 152-161页

作者：曹志强张佳辛斌北京理工大学自动化学院北京100081

在基站通信范围受限条件下,若无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)执行覆盖搜索任务时经常返回至基站通信范围内实现间歇式信息传输,能够扩展其覆盖区域和提高执行任务的灵活性。为最小化所有环境位点信息传回基站的时间之和,需解决覆... 详细信息

在基站通信范围受限条件下,若无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)执行覆盖搜索任务时经常返回至基站通信范围内实现间歇式信息传输,能够扩展其覆盖区域和提高执行任务的灵活性。为最小化所有环境位点信息传回基站的时间之和,需解决覆盖规划和间歇式通信时机选择的耦合问题。在覆盖的目标点较少且分散时,采用改进的层次聚类方法求解每次往返需要覆盖的路径点集合。在需要进行区域全覆盖时,则在求解完区域的覆盖路径后,以最小化时间之和为目标,对目标函数进行分析,确定最优返回次数的搜索范围,压缩解空间。对该搜索范围进行遍历搜索得到最优往返次数,然后利用遗传算法优化UAV返回位点。与前沿算法对比,所提算法在目标函数和覆盖路径质量上具有一定的提升。

关键词：通信耦合层次聚类解空间压缩遗传算法

含水合物沉积物力学-声学联合试验设备的开发和初步应用

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太阳能学报 2023年第1期44卷 392-401页

作者：徐佳琳黄玲惠许成顺赵雨晴北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

为开展天然气水合物沉积物力学、声学特性的试验研究,对高压-温控三轴试验设备的管道线路进行重新规划,并引入GCTS超声波测试系统。为了检验仪器性能,利用福建标准砂和甲烷气体制备不同水合物饱和度的沉积物试样,开展不同有效围压下的... 详细信息

为开展天然气水合物沉积物力学、声学特性的试验研究,对高压-温控三轴试验设备的管道线路进行重新规划,并引入GCTS超声波测试系统。为了检验仪器性能,利用福建标准砂和甲烷气体制备不同水合物饱和度的沉积物试样,开展不同有效围压下的三轴排水剪切试验。结果表明:设备能稳定制备含水合物试样并进行力学试验,试验全过程可实时测试试样的压缩波速和剪切波速;波速变化与试样内部密实度、颗粒分布的变化等密切相关,可反映试样体积的变化及剪切初期的剪胀特性;通过固结后的波速计算试样的泊松比,在0.16~0.31之间。

关键词：设备开发天然气水合物力学特性声学特性

新近施工邻桩水化热消散过程相互影响现场试验

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土木工程学报 2023年第S01期56卷 1-11页

作者：戴国豪孔纲强卢春林阮国余刘民易河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024 中铁(上海)投资集团有限公司上海200126 中水淮河规划设计研究有限公司安徽合肥230601 中国建筑科学研究院北京100013

在地铁车站基坑支护桩施工期间,钻孔灌注桩在混凝土浇筑初期由于水化热的作用扰动桩周土体温度场,对邻近既有混凝土灌注桩的水化热消散过程产生影响。基于南京地铁7号线车站基坑工程,开展邻桩施工水化热消散过程相互影响的现场试验,实... 详细信息

在地铁车站基坑支护桩施工期间,钻孔灌注桩在混凝土浇筑初期由于水化热的作用扰动桩周土体温度场,对邻近既有混凝土灌注桩的水化热消散过程产生影响。基于南京地铁7号线车站基坑工程,开展邻桩施工水化热消散过程相互影响的现场试验,实测桩身温度、热致应变或应力等变化规律;初步探讨向灌注桩身内通入循环冷却水流对混凝土早期水化热消散过程的影响;采用有限线源传热模型对邻桩施工水化热引起的既有桩基温度变化进行分析,通过与试验结果的对比验证了模型。研究结果表明,水化热线源传热模型适用于桩基浇筑前期(14d内)水化热消散过程中温度变化的计算,而后期的水化热传导过程需考虑桩土接触面上的热阻以及计算点处热量的消散等影响因素;本文试验条件下,水化热消散引起的桩身温度应力,最高可达到C35混凝土轴心抗压强度的18.6~46.7%;既有桩基产生的使得新近施工桩基的水化热分布比单独桩基水化热自然消散的温度分布相对更为均匀;当桩的中下部存在高导热系数的岩土层时,可以加速桩周土的温度上升和水化热耗散过程。2倍桩间距情况下,邻桩孔位的温度升高值最大不超过0.15℃,影响可以忽略不计,隔桩施工、邻桩浇筑间隔时间应不小于7天以减轻邻桩水化热的相互影响,促进桩周土体热流的均匀分布。

关键词：基坑支护钻孔灌注桩水化热温度应力传热模型现场试验

上覆软黏土层对桩-筒复合基础承载性能的影响

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哈尔滨工业大学学报 2023年第2期55卷 108-116页

作者：孙艳国许成顺杜修力豆鹏飞王丕光孙毅龙城市与工程安全减灾教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124 清华大学土木水利学院北京100084

中国大多数海洋场地存在上覆软弱地层,这种海床特性对海上风电场建设十分不利。为研究上覆软黏土层对新型桩-筒复合基础承载性能的影响,基于有限元软件ABAQUS,建立不同厚度的上覆软黏土层场地中桩-筒复合基础数值分析模型,分别对桩-筒... 详细信息

中国大多数海洋场地存在上覆软弱地层,这种海床特性对海上风电场建设十分不利。为研究上覆软黏土层对新型桩-筒复合基础承载性能的影响,基于有限元软件ABAQUS,建立不同厚度的上覆软黏土层场地中桩-筒复合基础数值分析模型,分别对桩-筒复合基础施加单向荷载(V、H、M)和复合荷载(H-M),研究上覆软黏土层厚度对各向极限承载力、桩-筒复合基础中各结构荷载分担比以及初始刚度k_(init)的影响。结果表明:桩-筒复合基础各向极限承载力随着上覆软黏土层厚度的增加而减小,当上覆软黏土层厚度等于筒结构入土深度(b=6 m)时,桩-筒复合基础的竖向极限承载力降低了12.86%,水平极限承载力降低了46.55%,抗弯极限承载力降低了34.86%;桩-筒复合基础的初始刚度k_(init)随着上覆软黏土层厚度的增加而减小。海上风电桩-筒复合基础的设计应充分考虑上覆软黏土层对承载特性的影响。

关键词：桩-筒复合基础海上风机上覆软黏土层降低率荷载分担比初始刚度

长期水平荷载对单桩式海上风机结构自振频率的影响分析

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振动与冲击 2023年第2期42卷 108-115,138页

作者：孙毅龙许成顺席仁强杜修力豆鹏飞北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 常州大学机械工程学院江苏常州213164 清华大学水利水电工程系北京100084

海上风机结构体系长期经受波浪、风等水平循环荷载的作用,从而引起地基刚度变化,海上风机结构体系属于动力敏感型结构,预测其自振频率的长期变化具有非常重要的工程意义。基于动力运动方程,考虑了桩土相互作用,通过嵌入地基刚度衰减模... 详细信息

海上风机结构体系长期经受波浪、风等水平循环荷载的作用,从而引起地基刚度变化,海上风机结构体系属于动力敏感型结构,预测其自振频率的长期变化具有非常重要的工程意义。基于动力运动方程,考虑了桩土相互作用,通过嵌入地基刚度衰减模型考虑长期循环荷载引起的地基刚度变化,建立了单桩式海上风机结构自振频率的简化计算方法,利用实际工程和数值模拟验证了方法的可行性。最后通过开展参数分析,探讨长期循环荷载大小、加载次数对海上风机结构自振频率的影响规律;结果表明,循环荷载的增大、加载次数的增加会导致海上风机结构体系自振频率较小,风机结构体系的自振频率应偏移1P;该方法可以评估长期循环荷载下单桩式海上风机结构自振频率的变化,为近海风机结构自振频率的设计提供参考。

关键词：海上风机单桩基础长期循环荷载自振频率

晶须泊松比计算及晶须增强陶瓷复合材料硬度预报

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复合材料学报 2022年第12期39卷 5996-6003页

作者：陈飞闫柯洪军朱永生西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

晶须在强化陶瓷材料强度和韧性的同时能显著提高材料硬度,在解决陶瓷硬度不足上具有突出优势。针对目前实验法研究晶须增强陶瓷材料中存在组分设计盲目性大、试样制备耗时费力等问题,以β-Si_(3)N_(4)晶须(β-Si_(3)N_(4)w)增强Si_(3)N_... 详细信息

晶须在强化陶瓷材料强度和韧性的同时能显著提高材料硬度,在解决陶瓷硬度不足上具有突出优势。针对目前实验法研究晶须增强陶瓷材料中存在组分设计盲目性大、试样制备耗时费力等问题,以β-Si_(3)N_(4)晶须(β-Si_(3)N_(4)w)增强Si_(3)N_(4)陶瓷为对象,提出了一种计算晶须泊松比的双向随机建模方法,并基于密度泛函理论(DFT)框架下平面超软赝势法和广义梯度近似(GGA)中的Perdew-Wang 91(PW91)函数,对β-Si_(3)N_(4)超晶胞泊松比进行了计算。以此为基础,提出了运用德劳内(Delaunay)三角剖分法和伪随机函数法建立β-Si_(3)N_(4)w增强Si_(3)N_(4)陶瓷微观结构模型的方法,对模型硬度进行了预报并对β-Si_(3)N_(4)w增硬机制进行了探讨。结果表明,βSi_(3)N_(4)w泊松比约为0.27。β-Si_(3)N_(4)w增强Si_(3)N_(4)陶瓷硬度预报值与相关实验测试值存在较好一致性,这表明了晶须泊松比计算模型和晶须强韧陶瓷微观结构建模法的有效性。在β-Si_(3)N_(4)w含量为3wt%时,硬度达到最大值22.80 GPa。应力分析表明β-Si_(3)N_(4)w各向分布性分散了应力集中作用区并依靠β-Si_(3)N_(4)w高强度特性承载了大量应力的作用,这是硬度提高的主要原因。

关键词：晶须陶瓷泊松比第一性原理硬度

基于ABAQUS的海上风力机动力分析软件平台开发

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太阳能学报 2022年第1期43卷 169-177页

作者：石世刚翟恩地许成顺孙毅龙孟晓伟黄申北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 金风科技股份有限公司北京100176

基于通用有限元程序ABAQUS和风力机开源设计软件FAST,开发海上风力机动力响应分析软件平台ABA-OWT。选用NREL 5 MW海上单桩式风力机标准模型,首先,在ABAQUS中实现风力机结构的自动化建模,并根据风力机的结构特性初步验证模型的正确性;然... 详细信息

基于通用有限元程序ABAQUS和风力机开源设计软件FAST,开发海上风力机动力响应分析软件平台ABA-OWT。选用NREL 5 MW海上单桩式风力机标准模型,首先,在ABAQUS中实现风力机结构的自动化建模,并根据风力机的结构特性初步验证模型的正确性;然后,在时域内通过子程序建立风力机结构与FAST子模块(气动、水动和伺服控制)之间的实时耦合;最后,对比ABA-OWT与FAST的风力机结构动力响应结果。分析结果表明:ABA-OWT风力机结构数值模型比FAST模型表现得更柔;在各种工况下,ABA-OWT与FAST的风力机结构动力响应基本一致;ABA-OWT可实现风、波浪和控制等联合作用下的海上风力机结构动力响应分析。

关键词：海上风力机动力响应分析 ABAQUS FAST 子程序 ABA-OWT

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雷达辐射源信号分选研究进展

雷达学报（中英文） 2022年第3期11卷 418-433页

作者：隋金坪刘振刘丽黎湘海军大连舰艇学院作战软件与仿真研究所大连116016 国防科技大学电子科学学院长沙410073 国防科技大学系统工程学院长沙410073

雷达辐射源信号分选是雷达信号侦察的关键技术之一,同时也是战场态势感知的重要环节。该文系统梳理了雷达辐射源信号分选的主流技术,从基于脉间调制特征、基于脉内调制特征、基于机器学习的雷达辐射源信号分选3个角度阐述了目前雷达辐... 详细信息

雷达辐射源信号分选是雷达信号侦察的关键技术之一,同时也是战场态势感知的重要环节。该文系统梳理了雷达辐射源信号分选的主流技术,从基于脉间调制特征、基于脉内调制特征、基于机器学习的雷达辐射源信号分选3个角度阐述了目前雷达辐射源信号分选工作的主要研究方向及进展,并重点阐释了基于深度神经网络、数据流聚类等最新分选技术的原理与特点。最后,对现有雷达辐射源信号分选技术的不足进行了总结并对未来趋势进行了预测。

关键词：雷达辐射源脉冲分选脉冲流机器学习深度学习数据流聚类