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基于micro-CT实验的颗粒体系接触力计算及演化分析

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物理学报 2025年第1期74卷 207-217页

作者：王潇宋世琦平子健盛思源商宪义陈凡秀青岛理工大学理学院青岛266520

三维颗粒体系颗粒间接触力计算是散体力学研究的重难点.以双弹性橡胶球为研究对象,开展显微CT(micro-CT)原位平压实验,基于Hertz接触理论和Tatara大变形接触理论,验证了弹性球接触模型,获得了基于实验的弹性球接触力理论公式.以三维颗... 详细信息

三维颗粒体系颗粒间接触力计算是散体力学研究的重难点.以双弹性橡胶球为研究对象,开展显微CT(micro-CT)原位平压实验,基于Hertz接触理论和Tatara大变形接触理论,验证了弹性球接触模型,获得了基于实验的弹性球接触力理论公式.以三维颗粒体系为研究对象,开展了micro-CT原位探针加载实验,获取颗粒二维图像序列,经过系列数字变换得到数字体图像,获得了不同加载状态下三维颗粒体系接触力网络,分析了颗粒体系接触力分布及演化规律,探究了强接触数量及分布演化与颗粒体系稳定性的联系.研究结果表明:基于实验的弹性球接触力公式能合理有效表征两颗粒间的接触力;探针加载下颗粒间接触力呈现以探针压头接触点为起点,向下方和四周逐级传递接触力的网状分布;强接触数量占接触总数量的45%-50%,分布贯穿于整个颗粒体系内部,支撑起颗粒体系网络结构,较大值集中于压头下方呈现树杈状分布;加载过程中,z=14 mm处建立了平衡点,平衡点处,强接触数量达到顶峰,强接触力网络结构布满整个三维颗粒体系,建立起承受外载荷的主要骨架,随着加载继续,强接触力的整体数值更高,在颗粒体系内部分布也更加均匀.

关键词：显微CT 原位加载颗粒接触模型接触力

空位缺陷硅烯纳米带结构与自旋极化电子性质的密度泛函紧束缚研究

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 61-66页

作者：扶锦云吴丽君王爽迟中钰刘亚沈阳理工大学理学院沈阳110159

随着纳米电子器件和自旋电子学的不断发展,对小尺寸的纳米硅材料物理和化学性质的研究是研发新型微电子材料器件的基础.硅烯纳米带在实验制备和理论研究中均备受关注.本研究利用基于自洽电荷的密度泛函理论紧束缚方法,研究了不同宽度的... 详细信息

随着纳米电子器件和自旋电子学的不断发展,对小尺寸的纳米硅材料物理和化学性质的研究是研发新型微电子材料器件的基础.硅烯纳米带在实验制备和理论研究中均备受关注.本研究利用基于自洽电荷的密度泛函理论紧束缚方法,研究了不同宽度的硅烯纳米带的结构、稳定性和自旋极化电子性质.研究发现,稳定的完美和带有空位缺陷的硅烯纳米带表现为带有曲翘褶皱的蜂窝结构.纳米带边缘的曲翘度大于中心位置.空位缺陷更容易出现在纳米带边缘.纳米带的宽度可实现完美的硅烯纳米带的半导体性质和金属性之间的转换.硅烯纳米带中出现空位缺陷可有效调控纳米带自旋电子性质从半导体向金属性转变、半导体向半金属性转变,及金属性向为半导体或者半金属性质的转变.这种自旋电子性质的调控手段使得该种纳米材料在纳米电子自旋器件上有着潜在的应用价值.

关键词：硅烯纳米带自旋极化电子性质密度泛函紧束缚空位缺陷

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短时域目标识别与快速跟踪神经网络研究

兵器装备工程学报 2025年第3期46卷 182-188页

作者：曹昭睿张慧张伟郝永平胡晓阳王俊杰沈阳理工大学装备工程学院沈阳110158 沈阳理工大学机械工程学院沈阳110158 沈阳理工大学理学院沈阳110158

针对多模态检测任务下全尺寸目标识别与跟踪网络串联结构较大、整合程度差、计算效率低的问题,克服跟踪算法对目标运动持续时间与轨迹积累的依赖,面向无人机、智能巡飞弹等无人装备对多模态网络一体化、轻量化与快速相应的需求,提出了... 详细信息

针对多模态检测任务下全尺寸目标识别与跟踪网络串联结构较大、整合程度差、计算效率低的问题,克服跟踪算法对目标运动持续时间与轨迹积累的依赖,面向无人机、智能巡飞弹等无人装备对多模态网络一体化、轻量化与快速相应的需求,提出了一种基于短时域的目标识别与快速跟踪神经网络。以相邻两帧图像作为输入,融合目标语义信息与运动趋势信息间的关联特征;通过可共享特征提取网络,降低多模态目标检测网络的结构复杂性;采用含有静态与动态链路的双分支推理网络,同步完成当前帧内目标识别计算与未来帧内目标位置预测。实验结果表明:所提出的算法识别准确率可达到95.4%,位置预测准确率可达到90.9%,能够在低算力支持下赋予智能武器目标高效识别与快速跟踪计算能力。

关键词：目标识别目标跟踪位置预测深度学习机器视觉

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黏滑摩擦的光滑化互补模型及其在摩擦摆隔震支座中的应用

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振动与冲击 2025年第1期44卷 272-280,324页

作者：吴阳张楠张欣刚张树翠毕皓皓姚文莉青岛理工大学理学院山东青岛266525

为研究摩擦摆隔震支座在地震作用下的黏滑摩擦响应问题,提出一种处理非光滑黏滑摩擦问题的光滑化模型。首先,基于线性互补理论构建摩擦力余量和相对滑移速度的互补方程。其次,在短时区间内对相对滑移速度进行时间平均,利用时均滑移速度... 详细信息

为研究摩擦摆隔震支座在地震作用下的黏滑摩擦响应问题,提出一种处理非光滑黏滑摩擦问题的光滑化模型。首先,基于线性互补理论构建摩擦力余量和相对滑移速度的互补方程。其次,在短时区间内对相对滑移速度进行时间平均,利用时均滑移速度代替时变滑移速度重构互补变量,并将其转化为一组非线性互补方程,从而将非光滑的黏滑摩擦问题进行光滑化处理。随后,将摩擦摆隔震支座等效为一种考虑恢复力效应的2维摩擦耦合模型,结合所提光滑化模型进行地震响应分析,并与经典的Coulomb摩擦模型和LuGre摩擦模型进行了对比验证。研究结果表明,所提模型既能够在宏观上反映黏滑摩擦的stick-slip切换,同时还能实现非光滑问题的光滑化分析,避免在非光滑事件中频繁切换动力学模型。采用不同摩擦模型对摩擦摆隔震支座的地震响应进行计算,验证了所提模型的准确性和有效性。

关键词：非线性互补(NLCP) 黏滞-滑移模型光滑化方法摩擦摆隔震支座(FPB)

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共轴无人机桨盘振动影响姿态稳定的试验与研究

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振动与冲击 2025年第2期44卷 151-159,209页

作者：冯子峻郝永平有德义杨丽圆孙舒洋仲天一沈阳理工大学兵器科学研究中心沈阳110159 沈阳理工大学机械工程学院沈阳110159

针对共轴无人机在飞行过程中桨盘振动噪声对加速度计与陀螺仪的干扰,在其飞行过程中容易出现偏移、自旋等现象而导致失控甚至发生坠机。分析桨盘振动与外部扰动对姿态解算结果的影响,提出了一种由低通滤波与四元数平方根sigma无迹卡尔... 详细信息

针对共轴无人机在飞行过程中桨盘振动噪声对加速度计与陀螺仪的干扰,在其飞行过程中容易出现偏移、自旋等现象而导致失控甚至发生坠机。分析桨盘振动与外部扰动对姿态解算结果的影响,提出了一种由低通滤波与四元数平方根sigma无迹卡尔曼滤波组成的四元数混合滤波算法,可用于桨盘振动与姿态估计。搭建室内飞行器性能姿态控制平台与室外动态悬吊平台。通过静态与动态试验表明,相较于飞控中常用的扩展卡尔曼滤波,搭载混合滤波算法的无人机在高转速产生的振动噪声环境中对姿态误差发散的抑制程度良好,显著提高了共轴无人机姿态解算与飞行的稳定性。

关键词：共轴无人机桨盘振动滤波控制平台姿态解算稳定性

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SU-8光栅的制备及其衍射性能研究

传感器与微系统 2025年第1期44卷 55-58页

作者：鲁小鑫王萧张雪凤王浪岱钦乌日娜沈阳理工大学理学院辽宁沈阳110159

衍射效率的大小是衡量光刻光栅性能优劣的重要指标。使用严格耦合波分析(RCWA)模拟得到周期10μm和12μm的SU-8微米光栅的各级次衍射效率。采用掩模版紫外光刻技术制作曝光时间分别为27,30,33,36 s的SU-8光栅。通过显微镜观察,发现曝光... 详细信息

衍射效率的大小是衡量光刻光栅性能优劣的重要指标。使用严格耦合波分析(RCWA)模拟得到周期10μm和12μm的SU-8微米光栅的各级次衍射效率。采用掩模版紫外光刻技术制作曝光时间分别为27,30,33,36 s的SU-8光栅。通过显微镜观察,发现曝光时间30 s制得的光栅结构更加清晰和平整。测量光栅样品的衍射效率,结果显示,0级衍射效率最大,与理论模拟结果相符。曝光时间27,33,36 s光栅的0级衍射效率较30s的相对偏高。以周期10μm光栅TE偏振光入射为例,使用RCWA理论模拟了光栅的栅条有缺口以及栅槽有额外薄膜层两种情况,分析了0级衍射效率偏高的现象。

关键词： SU-8光刻胶衍射效率严格耦合波分析

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磷光敏化荧光白色有机电致发光器件

物理学报 2025年第2期74卷 206-214页

作者：邹文静赵玉康吴有智张材荣兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 兰州理工大学理学院兰州730050

通过超薄层插入与掺杂相结合的方式,分别以激光染料DCM(4-(Dicyanomethylene)-2-methyl-6-(4-dimet-hyl-aminostyryl)-4H-pyran)、铱配合物Ir(ppy)3(tris(2-phenylpyridine)iridium)和联苯乙烯衍生物BCzVB(1,4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene)为红色、绿色和蓝色发射体,制备了磷光敏化荧光白色有机电致发光器件(OLED).通过改变DCM超薄层在CBP:Ir(ppy)3掺杂层中的插入位置实现了白色发光,最高外量子效率为2.5%(电流效率为5.1 cd/A),最高亮度为12400 cd/m^(2),且其中一种器件在1 mA/cm^(2)的电流密度下,国际照明委员会(Commission Internationale de L'Eclairage,CIE)坐标达到了理想白光平衡点(0.33,0.33).白光的获得归因于Ir(ppy)3适合的掺杂比例和DCM适合的插入位置,较好地均衡了红、绿、蓝三基色发光比例.结果表明,通过磷光敏化荧光实现三线态激子将部分能量传递给单线态激子,可望实现高效率白色有机电致发光器件,从而降低能耗并为促进OLED的应用提供更多空间.

关键词：有机电致发光器件磷光敏化荧光超薄层激光染料

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两阶段金融衍生品清算问题的一个快速SDP松弛

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运筹学学报(中英文) 2025年

作者：黄印罗和治浙江理工大学理学院

本文在没有凸性假设下考虑两阶段金融衍生品清算问题,其优化模型为NP-难的带单个非凸二次约束和线性约束的非凸二次规划问题。针对该模型的特殊结构,构造了一个快速的新半定规划(Semi-definte programming,SDP)松弛,估计了它与原问题之... 详细信息

本文在没有凸性假设下考虑两阶段金融衍生品清算问题,其优化模型为NP-难的带单个非凸二次约束和线性约束的非凸二次规划问题。针对该模型的特殊结构,构造了一个快速的新半定规划(Semi-definte programming,SDP)松弛,估计了它与原问题之间的间隙,并证明了它比文献中已有SDP松弛提供更紧的下界。数值实验表明该SDP松弛能快速得到原问题的一个非常紧的下界,为设计求解原问题全局最优解的分支定界算法提供有效的下界。

关键词：金融优化两阶段金融衍生品清算问题非凸QCQP SDP松弛

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变厚度多孔FGM圆板的自由振动特性

计算力学学报 2025年

作者：雷飞鹏王天靖滕兆春兰州理工大学理学院

构建多孔模型研究变厚度功能梯度材料(FGM)圆板的自由振动问题。首先给定多孔FGM圆板厚度沿径向线性变化，材料性质沿厚度呈幂指数分布，应用含孔隙的Voigt修正混合幂律模型，建立变厚度多孔FGM圆板的力学模型。其次基于一阶剪切变形理... 详细信息

构建多孔模型研究变厚度功能梯度材料(FGM)圆板的自由振动问题。首先给定多孔FGM圆板厚度沿径向线性变化，材料性质沿厚度呈幂指数分布，应用含孔隙的Voigt修正混合幂律模型，建立变厚度多孔FGM圆板的力学模型。其次基于一阶剪切变形理论和Hamilton原理推导多孔FGM圆板自由振动的控制微分方程并进行无量纲化，再通过微分变换法(DTM)得到无量纲控制微分方程和边界条件的代数特征方程组，应用MATLAB编程求解变厚度多孔FGM圆板的无量纲固有频率。将问题退化后与已有文献中各向同性等厚度圆板和多孔FGM等厚度圆板的计算结果进行对比以验证其有效性和正确性。最后通过算例分析了不同边界条件下截面变化系数、梯度指数、厚度半径比和孔隙率对变厚度多孔FGM圆板自由振动固有频率的影响。结果表明：截面变化系数与孔隙率都会对FGM圆板整体刚度产生不同程度影响进而影响固有频率的大小，梯度指数直接影响固有频率的大小，说明了功能梯度材料从陶瓷向金属逐渐过渡的这一特性，厚度半径比对纯陶瓷的固有频率影响大于对纯金属的固有频率的影响。

关键词：多孔FGM圆板变厚度自由振动固有频率微分变换法(DTM)