1 成都理工大学 工程技术学院，四川 乐山 614007
2 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津 300308
3 核工业西南物理研究院，成都 610225
为研究红外探测系统受激光辐照后的热效应与二次热辐射对探测器成像的影响，使用Ansys软件对红外探测器进行热辐射仿真和有限元结构仿真；采用黑体辐射定律和DO辐射计算模型模拟计算探测器内光学系统在不同激光辐照度下的温度随时间变化情况以及探测器内部温升对靶面成像的二次热辐射干扰情况；采用热弹性力学模型仿真计算探测器内部的热应力和热变形情况。结果表明：探测器受到1.06 μm激光照射，矫正镜激光辐照度在50 W/cm2时，靶面受到二次热辐照度在0.6 s时达到100 μW/cm2的量级，使红外探测器达到饱和；探测器受激光辐照后系统最高温度出现在矫正镜中心处，拟合得到系统最高温度与受照时间函数关系，可预测探测器升温结构破坏；最大热变形出现在矫正镜背面中心处，由外向内形成不等附加光程差，干扰探测器的成像效果；最大热应力出现在矫正镜前面中心处，得到最大热应力与激光辐照度间的线性关系曲线，为矫正镜热应力破坏提供预测参数。
红外探测 成像质量 DO辐射模型 热弹性力学模型 二次热辐射 infrared detection image quality DO radiation model thermoelastic model secondary heat radiation 强激光与粒子束
2023, 35(2): 021003
钢化真空玻璃两侧存在温差是导致其弯曲失效的重要原因之一。通过钢化真空玻璃温差变形试验和数值模拟，得到不同尺寸的钢化真空玻璃(5+0.5V+5)在不同温差下的变形特征。结果表明：钢化真空玻璃受两侧温差形成的球面弯曲曲率半径与钢化玻璃基片的厚度成正比，与钢化玻璃基片的线膨胀系数及两侧温差成反比；钢化真空玻璃的变形量与钢化玻璃基片尺寸、温差大小及曲率半径呈正相关；同一温差下钢化真空玻璃变形量随长边尺寸增大而增大；数值模拟结果与试验结果吻合，相对误差在5%以内，能够为不同尺寸钢化真空玻璃在温差下的变形预测提供参考。
钢化真空玻璃 温差 玻璃尺寸 热变形力学模型 变形 数值模拟 tempered vacuum glass temperature difference glass size thermodeformation mechanical model deformation numerical simulation
1 中铁十八局集团有限公司, 天津 300222
2 江汉大学 爆破工程湖北省重点实验室, 武汉 430056
3 江汉大学 精细爆破省部共建国家重点实验室, 武汉 430056
针对钻孔爆破数值模拟过程中炮孔孔壁压力取值较为复杂的问题, 通过分析炸药爆轰过程以及爆破介质的破坏和运动过程, 构建了孔壁压力的简化计算模型。该模型将爆破过程分为4个阶段: 炸药爆轰炮孔升压、炮孔初步弹性膨胀、孔壁裂纹张开且气体流入、介质剥离抛掷且气体逸出。通过简化分析介质的爆破破坏过程, 分别确定了各阶段的持续时间。通过简化分析爆炸气体体积的变化, 并基于理想气体状态方程, 分别确定了各阶段孔壁压力随时间变化的数学函数。通过现场实验结果对计算模型进行了验证, 计算结果与实验结果吻合情况良好。该计算模型考虑了多种因素对爆破过程的影响, 又未引入难以确定的系数, 方便实际应用, 可用于理论分析或数值模拟中爆破荷载的取值。
爆破 炮孔 爆破荷载 孔壁压力 力学模型 blasting blasthole blasting load blasthole pressure mechanical model
1 四川大学电气信息学院, 四川 成都 610065
2 西南技术物理研究所, 四川 成都 610041
为了提高三维激光扫描点云的配准效率和精度,提出一种基于l
p空间力学模型的点云配准算法。针对待配准的两组点云数据,首先计算两片点云的重心,通过重心化将两组点云移到以重心为原点的同一坐标系下,然后利用l
p空间力学模型将复杂的两组点云数据分别简化为三个特征向量表示的模型,再根据两点云特征向量的对应关系利用奇异值分解方法求解刚体变换旋转矩阵,得到初始配准参数,最后使用改进的最近点迭代(ICP)算法实现两组点云的精确配准。本文算法可以处理无序散乱点云样本。相比于经典ICP算法,本文算法对Bunny点云数据的配准效率提高了72%,对Dragon点云数据的配准速度提高了4倍。实验表明,本文算法收敛速度较快,效果优良。
图像处理 激光光学 l
p空间 力学模型 点云配准 奇异值分解 最近点迭代 光学学报
2018, 38(10): 1010005
1 重庆电子工程职业学院机械工程系, 重庆 401331
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为实时获取某放大器光机模块现场安装的举升姿态参数, 基于现有设备研究了一种以模块质量和举升高度为参量的放大器光机模块现场安装举升姿态计算方法。该方法利用某放大器光机模块举升机构的结构与载荷信息, 建立了放大器光机模块现场安装举升姿态计算的结构力学模型。针对模型采用矩阵位移法推导了含模块质量和举升高度的放大器光机模块现场安装举升姿态计算公式。通过软件仿真计算与对某放大器光机模块现场安装举升平台的姿态测试, 验证了所研究的放大器光机模块举升姿态计算方法的可行性。
测量 放大器 光机模块 举升姿态 矩阵位移法 结构力学模型 激光与光电子学进展
2018, 55(9): 091208
1 中北大学 电子测试技术重点实验室, 太原 030051
2 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 太原 030051
MEMS仿生矢量水听器是一种新型水声传感器,其工作性能决定于内部MEMS声电换能微结构的几何、材料及流体环境参数。为深入探讨该水听器的工作机理并提高其工作性能,针对其内部微结构通过合理的简化建立了相应的单自由度等效力学模型,并推导出理想流体环境下该微结构一阶固有频率与其几何、材料及流体环境参数间的解析表达式。在此基础上,推导出现有水听器微结构的一阶固有频率,并搭建实验平台进行验证,实验结果表明理论值与实验值间的相对误差低于5%,从而验证了该力学模型的有效性,为水听器的设计及优化提供了理论基础和参考依据,同时也为具有类似结构的传感器的性能分析奠定了基础。
仿生纤毛 矢量水听器 力学模型 固有频率 MEMS MEMS bionic cilium vector hydrophone mechanical model natural frequency 强激光与粒子束
2016, 28(2): 024101
南京航空航天大学 机械结构力学及控制国家重点实验室, 江苏 南京 210016
探讨了直线超声电机夹持结构的设计方法。依据直线超声电机夹持结构的设计准则建立了在弹性夹持下的定子力学模型; 研究了夹持结构的法向和切向弹簧刚度对定、动子在接触界面上的法向压力和切向摩擦力的影响规律, 并通过有限元软件进行了仿真分析。最后, 提出了一种切向刚度充分大的夹持方式, 并设计了相应的梁式夹持V型直线超声电机。通过实验对比了设计的梁式夹持超声电机与柔性圆弧式夹持电机的输出特性。结果表明: 相对原有的圆弧式夹持电机, 新直线超声电机的输出力增大了1.7倍, 速度增大了4.6倍, 其最大输出力达到37 N, 最大速度达到1.4 m/s。研究表明, 提高切向弹簧刚度有利于提高电机的输出力和速度, 设计的梁式夹持V型直线超声电机输出特性及稳定性良好。
直线超声电机 夹持方法 力学模型 结构设计 linear ultrasonic motor clamping method mechanical model structure design
内蒙古民族大学 物理与电子信息学院, 内蒙古 通辽 028043
采用线性化量子流体动力学模型,研究了载能粒子与二维层状电子气相互作用时的集体静电激发现象。在适当的边界条件下推导出感应电势,入射粒子所受的阻止力和侧向力的一般表达式,讨论了存在绝缘基底情况下基底介电常数对感应电势、阻止力及侧向力的影响。结果表明:当入射粒子速度较小时,基底的极化电场较弱,其介电常数的变化对感应电场几乎无影响,而当速度较高时因极化电场较强而影响很大;入射粒子距离与基底相连的电子气平面越近,基底介电常数对各物理量的影响越大。
量子流体力学模型 层状二维电子气 介电常数 感应电势 阻止力 侧向力 LQHD model layered 2D electron gases dielectric constant induced potential stopping force image force 强激光与粒子束
2014, 26(12): 124005
1 成都理工大学 工程技术学院，四川 乐山 614007
2 中国空气动力研究与发展中心，四川 绵阳 621000
采用热弹性力学模型、可压缩流体力学模型和标量波动方程，通过数值模拟定量研究了激光系统中高功率密度光束在弹性支撑反射镜上的热沉积造成的镜面热变形以及镜面变形对光束的影响；同时分析了抑制热晕的对称多孔吹气方式在不同吹气速度下通道流场对光束的影响。然后，通过空间顺序耦合得到了两者对光束的联合影响。实验结果显示：在中心固定的弹性支撑条件下，反射镜的镜面变形有效作用面比较平滑，主要表现为镜面总体倾斜导致光束在远场产生的轻微角度偏转基本可忽略或可预调校正，吹气流场在较低吹速下对光束的影响也基本可以忽略；但在较高流速下，流场由于密度非均匀分布加剧，对光束的影响十分严重；二者耦合后对光束的联合影响基本与单独影响一致。
激光系统 光传输 镜面热变形 热弹性力学模型 N-S方程 标量波动方程 laser system laser propagation reflector surface deformation thermal elastic mechanics model N-S equation scalar wave equation
1 吉林大学 机械科学与工程学院, 吉林 长春 130022
2 吉林大学 珠海学院 机电工程系, 广东 珠海 519041
为了实现对轻、薄、小产品的平稳输送, 利用圆形压电双晶片作为振动给料器的动力源, Z型弹簧片作为主振弹簧, 并基于系统共振方法设计了新型压电驱动式振动给料器。介绍了圆形压电双晶片驱动式振动给料器的工作原理, 建立了动力学模型, 获得了系统固有频率表达式; 分析了压电双晶片的振动模态, 确定了一阶振型为工作振型。研制了振动给料器样机, 利用样机测试了电压、频率与送料速度的特性曲线以及主振弹簧片角度对送料速度、送料稳定性、送料噪声的影响规律。试验结果表明: 电压为150 V, 频率为142 Hz时, 输送电池帽的速度为8.5 battery cap/s; 频率为136~148 Hz时,系统具备输送物料的能力, 共振条件下(142 Hz)输送速度最快; 随着电压的升高, 输送速度呈线性增加; 输送的单体物料质量增加时, 主振弹簧片安装角度宜变小。
压电驱动 振动给料器 压电双晶片 力学模型 模态分析 piezoelectric drive vibratory feeder piezoelectric bimorph dynamic model modal analysis
