根据某航道水下钻孔爆破工程邻近高层建筑同一水平距离、不同竖向位置处底部、中部和顶部三个三向监测点开展的连续爆破振动监测结果, 分析爆破振动速度、振动频率和振动能量高程效应三维空间规律, 探究高层建筑爆破振动高程效应机理。分析结果表明: ①爆破振动速度受“面波椭圆运动”、“能量衰减”和“鞭梢效应”共同作用, 在高层建筑中的传播呈现出明显的三维空间效应, 垂直向Z“面波椭圆运动”和“鞭梢效应”作用占主导, 表现为明显的高程放大效应, 而水平向X、切向Y“面波椭圆运动”和“能量衰减”作用占主导, 表现为高程衰减效应; ②爆破振动频率在高程建筑中的传播主要受墙体垂直距离影响, 在水平向X、切向Y和垂直向Z三个方向均表现为高程衰减效应; ③垂直向Z爆破振动能量分布从建筑底部、中部至顶部呈现明显的逐步高程放大效应, 高频能量比例中部、顶部相对底部表现为高程衰减效应, 低频能量比例中部、顶部相对底部表现为高程放大效应, 而中部和顶部各频带能量比例高程效应不明显。研究结论对高层建筑的爆破振动控制具有借鉴意义。

爆破作为大规模、高效益的破岩方法, 在隧道工程中广泛应用, 但不可避免地给邻近建构筑物和围岩带来一些不良影响, 其中以爆破振动为首。电子雷管起爆延时精确、安全可靠, 可以实现对爆破振动强度与频谱的主动控制, 是降低爆破地震效应的有效手段。为探究电子起爆条件下雷管位置和数量对爆破振动频谱的影响, 通过现场试验和数值计算相结合的方法, 归纳总结了起爆点分别位于靠近装药段底部、装药段顶部、装药段中部、装药段顶部底部同时起爆、装药段均匀分布两起爆点同时起爆五种不同起爆条件的爆破振动主频特征; 基于黏弹性介质爆破振动频谱表达式, 从爆源叠加的角度通过分析不同工况中的爆炸荷载特征, 研究了不同起爆点工况下爆破振动的频谱特性, 从机理上揭示了雷管布置对爆破振动频率的影响机制与规律。结果表明: 装药段均匀分布两起爆点同时起爆条件下爆破振动频率最高, 中点起爆和顶部底部同时起爆次之, 顶部、底部单点起爆最低。改变雷管位置或数量实质上是将整个装药段分段同时引爆, 等效为多个子爆源叠加, 分段越多, 子爆源装药长度越短, 爆轰过程缩短, 炸药在孔内的能量释放率提高, 爆炸荷载上升速率越快, 爆破振动频率越高。随着爆心距的增大, 雷管位置对爆破振动频率的影响收敛。研究结论对基于爆破振动频率控制的起爆方案优选具有指导意义, 在隧道开挖等地下工程具有广泛的应用前景。

量子阱由于受到受限势的限制作用会体现出特殊的物理特性, 在实验中发现量子阱的生长方向受限势必须是强受限势而另外两个方向为非强受限势, 所以本文在量子阱的生长方向施加非对称半指数受限势构成了非对称半指数势量子阱, 为了深入了解非对称半指数量子阱的结构特征, 在其垂直量子阱的生长方向施加各向异性抛物势, 同时又增加了磁场对量子阱中电子的限制作用, 研究了磁场对该量子阱中弱耦合极化子的影响。通过两次幺正变换和线性组合算符推导出弱耦合极化子的振动频率随抛物势的x与y方向的受限强度、磁场的回旋频率及非对称半指数受限势的两个参数的变化关系。并以处在非对称半指数量子阱中的GaAs半导体晶体进行模拟计算, 结果表明: 当x与y方向的受限强度及磁场的回旋频率取定值时非对称半指数量子阱中弱耦合极化子的振动频率是受限势参量U0的增函数, 而它是另一个参量σ的减函数, 参数的改变是电子声子间耦合加强促进了极化子的形成。当磁场回旋频率及参量U0和σ取定值时, 极化子的振动频率是各向异性抛物势的x方向和y方向的受限强度的增函数, 这体现了量子的尺寸限制效应, 此外, 由于磁场回旋频率随磁场的增大而增大, 磁场回旋频率增大时会使极化子受到更强的约束作用, 所以振动频率加强。当y方向的受限强度及参量U0和σ取定值时极化子的振动频率是磁场的回旋频率的增函数。

采用 Huybrechts 线性组合算符和第二次 Lee-Low-Pines (LLP) 幺正变换方法研究了 非对称半指数量子阱中强耦合极化子的性质。得到了 RbCl 非对称半指数量子阱中强耦合极化子的振动频率和基态能量, 并理论上导出了振动频率和基态能量随受限势的两个正参量 (U0 和 σ) 的变化关系。选择 RbCl 晶体材料进行数值 计算, 研究结果表明: U0 和 σ 是研究非对称半指数量子阱中极化子性质的重要物理量, 非对称半指数量子阱的振 动频率和基态能量随 U0 的增加而增大, 随 σ 的增加而减少。

采用DFT和TD-DFT方法研究了取代基对meso-四苯基卟啉(H2TPP)的八种衍生物几何结构, 振动频率及电子光谱的相关影响。研究发现在四个苯环上引入各种取代基后, 只有衍生物8受到了较轻微的影响, 总体而言对卟啉环的中心结构造成变形较小, 主要影响的是Cm原子。由于衍生物8具有甲氧基亚氨基这种强的电子给体基团, 其HOMO和LUMO能级显著增加, 前线轨道能隙值降低到4.49eV, 提高了Q带(500～750nm)的强度, 电子从取代基到卟啉环上的转移会产生持续的紫外至红外吸收光谱, 因此该衍生物在太阳能电池中可作为高效的卟啉类感光剂。

针对太赫兹技术在材料特征识别和探测领域的潜在应用以及高分子材料在太赫兹波段的指纹特征, 利用太赫兹时域光谱技术开展了PA66高分子材料在太赫兹波段的吸收光谱以及折射率、 介电常数等光学参数的实验与理论分析研究。 得到了PA66的太赫兹波段的光谱特征及吸收特征峰。 并利用密度泛函理论开展了PA66在0.1~10 THz范围内的分子振动频率的计算工作, 对比了理论计算数据和实验测试数据, 并进行了太赫兹光谱特征吸收峰的归属指认。 结果表明, 计算的PA66分子振动频率与太赫兹实验光谱具有较高的一致性, 并且太赫兹吸收光谱中的特征峰是分子中各基团的振动与太赫兹波频率的共振响应。 通过分析基团的振动模式, 对太赫兹光谱吸收特征峰归属进行指认: PA66材料在0.2~2.3 THz频段内多个特征峰主要由主链上酰胺基中CO, —NH基团的摆动以及大骨架C链中的—CH2非对称性振动产生。 其中, 0.77 THz处的特征峰归因于分子内强烈的CO和N—H的面外摆动, 1.56 THz处特征峰包含CO的面外摆动和C链上CH2的扭动, 而1.85 THz处特征峰主要归因于来自单体己二酸中CH2和CO键的面外摇摆。 中心频率约为4.57 THz处的特征峰, 包含了CO的面间摆动和来自单体己二胺中CH2的强烈扭动。 7.6 THz频率的吸收峰主要由CO的摆动和—CH2, —NH的剪切振动产生。 研究结果表明, 高分子材料对太赫兹波的吸收与分子中各基团的振动模式密切相关, 并且在太赫兹波段的振动吸收峰一般由主链和支链中各种官能团的摇摆振动、 扭曲振动以及分子间的相互作用而产生, 进而推论出非对称性、 含N、 O等元素官能团的极性高分子材料, 电负性的差异致使分子振动偶极矩较大, 在太赫兹波段容易产生指纹特征峰。 为利用太赫兹技术进行材料的结构分析和识别检测提供理论基础和技术支撑。

为了研究波浪力作用下海缆的动力学特性，建立了波浪力作用下海缆的三维有限元模型。首先利用SOLID185单元和pipe59单元建立了海缆模型，设置波浪力及海流速度；对该模型进行仿真计算，并对仿真结果进行数据提取，获得了海缆各层结构的位移、应力应变及光单元加速度等数据。通过对数据进行处理，得到波浪高0.1 m、周期为1 s、海流速为2 m/s的条件下，光单元振动频率约为50 Hz，为利用分布式光纤振动传感技术监测海缆的工作状态提供了理论参考。

Based on the vibration theory and the matrix optics theory, the principle of the optical image method to test the beam positioning stability is derived. The test method of beam positioning stability is designed, and the experimental results show that the optical image method can accurately analyze the range of the beam positioning stability error, also can analyze the value and influence degree of vibration frequency of the error, and combined with the accelerometer by the electron test method, the source of the error can be detected in the optical system. The optical-electro test method is reliable, simple and convenient, and has good engineering application value, especially for large optical system.

从振动的基本理论出发,应用矩阵光学理论,推导了光学图像法测试光束指向稳定性的原理。设计了光电法测试光束指向稳定性的测试应用,并搭建了实验光路,结果表明:光学图像法可以准确分析光束指向稳定性误差的大小、产生的误差的振动频率及其影响程度,并结合加速度计的电学法测试,可以探测光路中引起光束指向误差的来源。光电法测试结果正确可靠、简单方便,具有较好的工程应用价值,特别适合大型光学系统的光束指向稳定性测试。

为了得到远程物体的微米级振动的频率信息, 采用基于散斑图像的远程振动频率提取方法, 以波长为532nm连续激光器作为光源照射50m远处被测物体表面, 通过高速摄像机记录物体表面反射空间内的散斑图样提取物体的微振动频率。采用激光散斑图像的数据处理方法,进行了研究分析和实验验证, 利用长焦镜头对远程散斑图像进行适当散焦处理, 然后提取视频散斑图像间互相关系数峰值点与原点之间的矢量大小来获取散斑的变化信息, 同时对一定宽频率范围内的振动频率进行提取。结果表明, 用该方法得到的激光散斑远程微振动频率的提取准确度达99.22%。该数据结果为激光散斑应用于远程频率振动检测提供了一定的论证依据。