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基于带隙阻波隔振的超材料梁吸隔振一体化设计方法

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物理学报 2024年

作者：魏巍管峰方鑫国防科技大学智能科学学院海军研究院

先进的振动控制技术在航空航天及船舶领域具有广泛需求。当前，大多数系统的吸振与隔振设计分离，且现有隔振设计难以有效增强低频线谱隔离。因此，本文针对典型欧拉梁，提出了一种吸隔振一体化设计方法。基于声学超材料的带隙波阻原理... 详细信息

先进的振动控制技术在航空航天及船舶领域具有广泛需求。当前，大多数系统的吸振与隔振设计分离，且现有隔振设计难以有效增强低频线谱隔离。因此，本文针对典型欧拉梁，提出了一种吸隔振一体化设计方法。基于声学超材料的带隙波阻原理，研究了振动在横向和纵向的传播特性及其协同调节规律。结果表明，通过使用波阻隔振器实现多种模态的吸振和隔振，无需额外结构即可高效控制低频和宽带振动。在横向通路中，引入局域共振带隙显著提高了低频隔振效果；在纵向通路中，除了近零及Bragg带隙外，波阻隔振器还能产生多种带隙，实现了低频宽带吸振。研究显示，通过叠加纵向与横向带隙可达成100 Hz内87.3%的带隙占比。采用有限元法验证了解析结果的准确性。研究结果为复杂梁、板、管路、框架等结构的吸隔振一体化设计提供了可行思路。

关键词：超材料带隙吸振隔振

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倾斜可控阵列光场的二维扫描技术研究

中国激光 2024年第2期51卷 84-96页

作者：殳博王张雨秋常洪祥常琦马鹏飞冷进勇周朴国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室湖南长沙410073

以19路、127路和919路激光相干阵列为模型,通过倾斜波前调控技术对阵列光场的子阵元施加倾斜相位控制,对倾斜可控阵列光场的大角度二维扫描特性进行了理论和实验研究。结果表明,所提出的方法可实现大视场范围内任意位置的单点扫描,同时... 详细信息

以19路、127路和919路激光相干阵列为模型,通过倾斜波前调控技术对阵列光场的子阵元施加倾斜相位控制,对倾斜可控阵列光场的大角度二维扫描特性进行了理论和实验研究。结果表明,所提出的方法可实现大视场范围内任意位置的单点扫描,同时得到能量分布均匀的二维连续扫描路径,实现特殊光场图案定制。此外,该方法具有扫描范围不受限制、扫描模式准连续以及衍射效率高等特点,在提升输出功率和扫描精度等方面具有优势。

关键词：激光光学激光阵列相干合成倾斜调控二维扫描光场定制

固体火箭发动机粘接界面剪切蠕变特性分析与快速预测模型

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固体火箭技术 2024年第2期47卷 208-215页

作者：叶冠麟刘通申志彬吴伟静国防科技大学空天科学学院长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室长沙410073 内蒙动力机械研究所呼和浩特010010

固体火箭发动机在立式贮存期间,受自重载荷影响,在侧壁粘接界面会产生剪切蠕变行为,威胁发动机的结构安全性和贮存寿命。为研究粘接界面剪切蠕变特性,对某型发动机剪切界面试验件进行了多种温度与应力下的剪切蠕变实验,获得其剪应变-时... 详细信息

固体火箭发动机在立式贮存期间,受自重载荷影响,在侧壁粘接界面会产生剪切蠕变行为,威胁发动机的结构安全性和贮存寿命。为研究粘接界面剪切蠕变特性,对某型发动机剪切界面试验件进行了多种温度与应力下的剪切蠕变实验,获得其剪应变-时间关系,分析了粘接界面力学性能随温度与剪切蠕变载荷变化的响应和规律,最终构建了一种适用于线性粘弹性阶段的发动机粘接界面剪切蠕变快速预测模型。结果表明,该快速预测模型构建方式简单,且预测值与实验值相差低于10%,可以较好地预测线性粘弹性阶段粘接界面短期蠕变行为。

关键词：固体火箭发动机立式贮存粘接界面剪切蠕变快速预测模型

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一种改进的全息SAR相位梯度自聚焦算法

系统工程与电子技术 2024年

作者：黄丰卓冯东华洋晟黄晓涛国防科技大学电子科学学院上海机电工程研究所

合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）全息成像（HoloSAR）是一种新兴的SAR三维成像模式，通过不同空间维度的观测提供丰富的目标散射信息。相位梯度自聚焦（phase gradient autofocus，PGA）是一种高效的相位误差补偿方法，... 详细信息

合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）全息成像（HoloSAR）是一种新兴的SAR三维成像模式，通过不同空间维度的观测提供丰富的目标散射信息。相位梯度自聚焦（phase gradient autofocus，PGA）是一种高效的相位误差补偿方法，其缺陷在于无法估计相位误差中的线性分量，会造成HoloSAR子孔径成像结果高度偏移。因此，本文提出了一种改进的PGA方法，将图像偏置算法拓展至三维成像，用于估计PGA中的残余线性相位误差，从而解决HoloSAR子孔径图像之间的高度偏移问题。所提方法能够在回波域和图像域联合校正相位误差，相比于现有方法更加简便高效。仿真目标和GOTCHA实测数据的处理结果证实了该方法的有效性和实用性。

关键词：三维成像全息合成孔径雷达相位误差校正相位梯度自聚焦

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改进马尔科夫随机场的SAR图像建筑物分割

遥感技术与应用 2024年第2期39卷 405-412页

作者：赵佳安道祥国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073

作为城区主要目标之一,建筑物的检测和提取至关重要,而利用图像分割将建筑物从背景中分离出来是后续处理的基础。传统马尔科夫随机场(Markov Random Field,MRF)模型对合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像进行建筑物分割时... 详细信息

作为城区主要目标之一,建筑物的检测和提取至关重要,而利用图像分割将建筑物从背景中分离出来是后续处理的基础。传统马尔科夫随机场(Markov Random Field,MRF)模型对合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像进行建筑物分割时只利用了灰度信息,因此对灰度不均匀目标分割完整性较差,且利用最小能量准则分割时未考虑两部分随机场能量的相互关系,从而导致分割结果不能同时兼顾区域一致性与边缘细节性。为此,研究提出一种改进MRF的SAR图像建筑物分割方法。首先,通过在观测场引入由巴氏距离加权的纹理特征,实现对灰度不均匀建筑物的完整提取;其次,在两部分随机场能量中引入随迭代次数变化的权重,实现在建筑物密集区域保持边缘平滑的同时更好地抑制噪声。为了验证算法的有效性和实用性,对不同场景的SAR图像进行处理,结果表明:所提算法在不同场景中均能得到更好的分类正确率和Dice系数。

关键词：马尔科夫随机场纹理特征巴氏距离自适应权重建筑物分割

离子电喷雾推力器束电流数学模型与敏感性分析

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火箭推进 2024年第2期50卷 77-87页

作者：雪佳强郭宁孟伟杨三祥李春波王墨戈兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室甘肃兰州730000 国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

虽然阵列式结构的离子电喷雾推力器具有小体积、高比冲、高推力分辨率等优点,但是其发展受到了缺乏理论研究的限制。针对该问题,基于多点发射现象发展了描述推力器束电流的数学模型,并通过智能优化算法对模型中的经验系数进行了辨识,研... 详细信息

虽然阵列式结构的离子电喷雾推力器具有小体积、高比冲、高推力分辨率等优点,但是其发展受到了缺乏理论研究的限制。针对该问题,基于多点发射现象发展了描述推力器束电流的数学模型,并通过智能优化算法对模型中的经验系数进行了辨识,研究了高、低电压下束电流及发射行为存在的不同特征。基于Sobol方法进行了全局敏感性分析,研究了发射体结构的几何参数对束电流的影响程度。模型计算结果与试验结果基本一致,当电压大于1.5 kV时,发射点基底半径与多孔储层孔隙半径相当,外加电场主要影响束电流的非线性增加;电压小于1.5 kV时,发射点数量较少,基底半径是多孔储层孔隙半径的1.5倍,发射点数量是影响束电流大小的关键因素。敏感性分析结果表明,发射体尖端与提取极之间的距离对束电流的影响程度最大,其1阶敏感性指数为0.841,在加工制造中须严格控制其公差大小。

关键词：纯离子状态多点发射束电流预测数学模型 Sobol敏感性分析

高功率光纤激光器反常模式不稳定效应实验研究

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中国激光 2024年第6期51卷 1-8页

作者：曾令筏文榆钧王小林王鹏奚小明杨保来张汉伟习锋杰韩凯王泽锋许晓军国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室湖南长沙410073

模式不稳定是限制当前高功率光纤激光器功率提升的主要因素。在近单模光纤激光器中,一般采用减小光纤弯曲直径的方法增加高阶模损耗、提升模式不稳定阈值;然而,少模光纤激光器中存在多个高阶模式,会导致动态模式不稳定(TMI)阈值随着弯... 详细信息

模式不稳定是限制当前高功率光纤激光器功率提升的主要因素。在近单模光纤激光器中,一般采用减小光纤弯曲直径的方法增加高阶模损耗、提升模式不稳定阈值;然而,少模光纤激光器中存在多个高阶模式,会导致动态模式不稳定(TMI)阈值随着弯曲直径减小而降低的反常模式不稳定现象。基于纤芯/包层直径为30/600μm的双包层掺镱光纤以及具有不同直径的光纤水冷柱,设计了一台后向泵浦的高功率光纤放大器,研究了该激光器中的反常模式不稳定现象。结果表明:当采用中心波长为976 nm的稳波长激光二极管(LD)作为泵浦源时,随着增益光纤弯曲直径由13 cm增加至16 cm,激光器的TMI阈值由1650 W提升至3740 W,提升幅度约为1.27倍,输出激光的相对亮度提升了87%。光纤弯曲直径的增加虽然会带来输出激光光束质量的轻微退化,但输出激光的相对亮度能够大幅提升。最终,结合光纤弯曲以及泵浦波长优化,实现了7.1 kW高亮度光纤激光输出,相对亮度为1293。

关键词：光纤光学光纤放大器反常模式不稳定光纤弯曲泵浦波长优化

面向SIMD指令集的SM4算法比特切片优化

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计算机研究与发展 2024年第8期61卷 2097-2109页

作者：王闯丁滟黄辰林宋连涛国防科技大学计算机学院长沙410073

SM4算法是中国自主设计的商用分组密码算法,其加解密计算性能成为影响信息系统数据机密性保障的重要因素之一.现有SM4算法优化主要面向硬件设计和软件查表等方向展开研究,分别存在依赖特定硬件环境、效率低下且易遭受侧信道攻击等问题.... 详细信息

SM4算法是中国自主设计的商用分组密码算法,其加解密计算性能成为影响信息系统数据机密性保障的重要因素之一.现有SM4算法优化主要面向硬件设计和软件查表等方向展开研究,分别存在依赖特定硬件环境、效率低下且易遭受侧信道攻击等问题.比特切片技术通过对输入数据重组实现了并行化高效分组密码处理,可以抵御针对缓存的侧信道攻击.然而现有切片分组密码研究对硬件平台相关性强、处理器架构支持单一,并且并行化处理流水启动较慢,面向小规模数据的加解密操作难以充分发挥单指令多数据(single instruction multiple data,SIMD)等先进指令集的优势.针对上述问题,首先提出了一种跨平台的通用切片分组密码算法模型,支持面向不同的处理器指令字长提供一致化的通用数据切片方法.在此基础上,提出了一种面向SIMD指令集的细粒度切片并行处理SM4优化算法,通过细粒度明文切片重组与线性处理优化有效缩短算法启动时间.实验结果表明,相比通用SM4算法,优化的SM4比特切片算法加密速率最高可达438.0 MBps,加密每字节所需的时钟周期最快高达7.0 CPB(cycle/B),加密性能平均提升80.4%~430.3%.

关键词： SM4算法性能优化比特切片侧信道攻击 SIMD指令集

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基于随机光纤激光器的多奇点涡旋光束

光学学报 2024年第10期44卷 393-403页

作者：马小雅叶俊梁峻锐何俊鸿张扬许将明周朴姜宗福国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室湖南长沙410073

部分相干结构光束具有抗湍流闪烁和抑制散斑等特性,在大气传输和成像等领域具有广泛的应用潜力。提出并展示了基于随机光纤激光器产生的部分相干多奇点涡旋光束。对不同拓扑荷数涡旋光束的相干叠加进行仿真研究,发现叠加过程可产生具有... 详细信息

部分相干结构光束具有抗湍流闪烁和抑制散斑等特性,在大气传输和成像等领域具有广泛的应用潜力。提出并展示了基于随机光纤激光器产生的部分相干多奇点涡旋光束。对不同拓扑荷数涡旋光束的相干叠加进行仿真研究,发现叠加过程可产生具有多个奇点的复杂相位分布。采用中心波长为1081.3 nm的随机光纤激光器作为照明光源,通过搭建空间干涉环路实现多奇点涡旋光束的产生。奇点数目可通过改变参与干涉的涡旋拓扑荷数来实现灵活调控。该工作有望为多粒子控制、涡旋光通信、光学计算和成像等领域提供重要参考。

关键词：激光器随机光纤激光器多奇点涡旋涡旋叠加奇点可控部分相干