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位置无序对不对称分裂环超表面性能影响
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作者 张翠苹 汪剑波 《长春理工大学学报(自然科学版)》 2025年第2期9-16,共8页
超表面是一种二维的亚波长人工结构,通过设计其单元模型或排布方式可以实现对电磁波振幅、相位和偏振等特性的调控。超表面通常采用光刻、自组装和纳米压印光刻等技术加工,但是由于加工误差、材料缺陷或环境因素等原因会产生无序效应,... 超表面是一种二维的亚波长人工结构,通过设计其单元模型或排布方式可以实现对电磁波振幅、相位和偏振等特性的调控。超表面通常采用光刻、自组装和纳米压印光刻等技术加工,但是由于加工误差、材料缺陷或环境因素等原因会产生无序效应,从而使其特性发生变化。不对称分裂环(Asymmetric Split Ring,ASR)具有各向异性,通过调整ASR的几何参数,可以精确调控超表面的电磁响应,具有较高设计自由度,因此研究了4~8 GHz微波波段下位置无序对ASR超表面传输特性和电场特性的影响。研究结果表明:由于ASR具有磁偶极子的响应机制,位置无序会导致其谐振响应减弱,共振带隙拓展0.13 GHz,品质因数降低20.66;同时,位置无序还能使超表面的能量更加集中和聚焦,可用于实现电谐振的增强。 展开更多
关键词 不对称分裂环超表面 无序结构 电磁响应 时域有限差分法
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重掺锑直拉硅单晶中管道问题的数值模拟
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作者 李晓川 马三宝 +3 位作者 周锋子 任永鹏 马武祥 梅昊天 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第9期1534-1546,共13页
在<111>晶向重掺锑硅单晶晶棒拉制过程中经常出现由于小平面效应而产生的中心管道,从而影响硅片最终质量,因此迫切需要解决此问题。本研究针对8英寸(1英寸=2.54 cm)直拉重掺锑硅单晶中心管道问题提出理论解决方案并采用CGSim软件... 在<111>晶向重掺锑硅单晶晶棒拉制过程中经常出现由于小平面效应而产生的中心管道,从而影响硅片最终质量,因此迫切需要解决此问题。本研究针对8英寸(1英寸=2.54 cm)直拉重掺锑硅单晶中心管道问题提出理论解决方案并采用CGSim软件进行模拟验证。结果表明:增大拉晶速度(V)和晶体旋转速度(M)同时减小坩埚旋转速度(N)可以有效抑制小平面效应,显著改善固液界面形状、增大温度梯度、增大固液界面附近熔体流速,有效减小晶体热应力。最佳的工艺参数为:V=0.7 mm/min、M=17 r/min、N=-7 r/min。 展开更多
关键词 重掺锑硅单晶 管道问题 小平面效应 数值模拟
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Simdroid仿真在金属材料扭转实验中的应用
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作者 董雪 李瑞垚 +1 位作者 易佳琦 周瑜成 《山东航空学院学报》 2025年第4期52-57,共6页
金属材料的扭转实验是材料力学中最经典的实验之一,在金属材料的扭转实验中建立基于Simdroid仿真平台的结构仿真静力学模型用于辅助实验教学,来弥补传统教学的缺陷和不足。利用Simdroid仿真平台建立实验模型,实现了自主改变相关参数,并... 金属材料的扭转实验是材料力学中最经典的实验之一,在金属材料的扭转实验中建立基于Simdroid仿真平台的结构仿真静力学模型用于辅助实验教学,来弥补传统教学的缺陷和不足。利用Simdroid仿真平台建立实验模型,实现了自主改变相关参数,并通过模拟真实实验过程,获得了金属棒位移云图和应力云图,同时进行了实验误差分析。仿真App使金属材料的扭转实验分析过程更简单且便于控制变量。在材料力学实验的教学中恰当地使用Simdroid仿真平台,可以加深学生对实验原理的理解。 展开更多
关键词 金属材料 扭转实验 Simdroid仿真平台 辅助教学 仿真模型
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耦合球面摆的数值分析
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作者 张锋俞 刘芬 +2 位作者 吕英波 张鹏 关成波 《大学物理》 2025年第2期81-87,共7页
球面摆是在重力作用下绕悬点做定点转动的单摆,其质心被约束在球面上运动.本文首先讨论了单个球面摆运动方程的数值模拟及其摆动周期与初始条件的关系;然后对耦合球面摆系统进行了数值求解,讨论了弹簧劲度系数对耦合摆能量传递的影响,... 球面摆是在重力作用下绕悬点做定点转动的单摆,其质心被约束在球面上运动.本文首先讨论了单个球面摆运动方程的数值模拟及其摆动周期与初始条件的关系;然后对耦合球面摆系统进行了数值求解,讨论了弹簧劲度系数对耦合摆能量传递的影响,通过傅里叶变换给出各组分能量的频谱分布,利用轨迹图和庞加莱截面阐明了大摆角非线性运动中的混沌现象. 展开更多
关键词 球面摆 耦合摆 傅里叶变换 非线性运动
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微纳挠曲电结构力电耦合响应的数值模拟方法 被引量:1
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作者 黄怀纬 黄海博 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期147-156,共10页
微纳米尺度下挠曲电效应相对于传统压电效应具有较高的机电耦合转换效率,其在传感、致动和俘能领域极具应用前景。然而目前多数商用有限元软件未包含挠曲电本构模型,无法对挠曲电结构进行有效的数值模拟。本研究基于Abaqus用户自定义单... 微纳米尺度下挠曲电效应相对于传统压电效应具有较高的机电耦合转换效率,其在传感、致动和俘能领域极具应用前景。然而目前多数商用有限元软件未包含挠曲电本构模型,无法对挠曲电结构进行有效的数值模拟。本研究基于Abaqus用户自定义单元(UEL)子程序进行二次开发,将挠曲电效应内化到计算模型。首先,结合配点混合有限元法(CMFEM),推导了挠曲电结构的力电耦合方程,并在Abaqus中开发了挠曲电单元,提供了挠曲电结构响应分析的数值模拟技术。与传统的混合有限元法(MFEM)相比,该方法的优点是易于建模,降低了计算自由度,提高了计算效率,节省了运算成本,并且挠度与电场强度指标都比其他方法更接近解析解。然后,通过上述数值模拟方法,建立了挠曲电结构响应分析数值模型,开展了矩形梁及弧形梁在不同边界条件下的力电耦合响应计算与分析。分析结果展示了梁的几何参数影响结构应变梯度|η113|的作用机制,表明在使用同一材料设计挠曲电梁时,可通过控制变形梯度来控制输出电压的大小。研究表明,改变梁的弯曲程度,可有效提高梁输出的开路电压,减小梁的挠度。相同程度弯曲下,弧形悬臂梁向下弯曲的开路电压大于弧形悬臂梁向上弯曲的开路电压。当向上弯曲弧形梁的圆心角为38°,左边缘为滑动支座,右边缘为铰链支座时,开路电压最大,可达214.07 mV,比悬臂矩形梁增加5倍。此外,相同模型若仅考虑压电效应,开路电压将下降89.3%。 展开更多
关键词 挠曲电效应 弧形梁 二次开发 有限元仿真
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用于高功率微波器件粒子模拟的三维柱坐标系共形网格生成技术
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作者 张磊 翁明 +1 位作者 王玥 蒋铭 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期180-186,共7页
基于面向对象的C++语言研制三维柱坐标共形网格生成程序,对束-场互作用器件作共形网格剖分,为粒子模拟算法提供积分线元、面元。通过定义三维柱坐标网格体系如网格步长、网格索引、守护网格层、包围盒等数据,使模型的空间信息能转换成... 基于面向对象的C++语言研制三维柱坐标共形网格生成程序,对束-场互作用器件作共形网格剖分,为粒子模拟算法提供积分线元、面元。通过定义三维柱坐标网格体系如网格步长、网格索引、守护网格层、包围盒等数据,使模型的空间信息能转换成柱坐标网格信息。将轴上网格单元作特殊处理,使粒子模拟算法形式在轴上网格和在非轴上网格上保持一致。利用射线跟踪法得到属于模型子面、模型棱边的离散边界点,接着通过拓扑关系获得模型的顶点,保存上述三类离散边界点的拓扑信息和网格信息。将构建的基础网格元与边界点信息耦合,在离散网格体系中重构模型。用该共形网格剖分技术对相对论磁控管进行剖分,能够识别该磁控管的透明阴极、阳极和谐振腔等结构。 展开更多
关键词 粒子模拟 三维柱坐标 网格剖分 射线跟踪 共形技术
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基于有限元法的水下航行器地磁异常模拟研究 被引量:1
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作者 赵高阳 刘勇 +2 位作者 朱平杰 向冰 周洪娟 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期2191-2200,共10页
为改进水下航行器磁异常探测技术中磁异常实测数据难获得、现有磁体模型计算精度不高等问题,基于有限元仿真探讨建立无需区分近、远场的高精度混合磁体模型方法。应用有限元数值方法仿真复杂结构水下航行器的空间磁异常分布,以磁场数值... 为改进水下航行器磁异常探测技术中磁异常实测数据难获得、现有磁体模型计算精度不高等问题,基于有限元仿真探讨建立无需区分近、远场的高精度混合磁体模型方法。应用有限元数值方法仿真复杂结构水下航行器的空间磁异常分布,以磁场数值解为收敛目标,建立以偶极子阵元数目、位置及磁矩为参数的均匀磁化椭球体与偶极子阵列混合的航行器磁异常解析模型,采用非线性最小二乘算法求解模型系数。仿真结果表明,基于该模型得到磁异常计算值与全空间内数值解的拟合度较高,测试平面平均误差为3%。该模型在磁场延拓、高精度建模等方面可以进一步应用。 展开更多
关键词 航空磁异常探测 有限元仿真 磁体模拟 数值拟合
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未知姿态目标航磁异常探测的最优飞行方向分析
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作者 石昱 卞雷祥 +3 位作者 庄志洪 付梦印 王春娥 秦杰 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期42-50,共9页
小型航空磁异常探测平台的飞行路径优化是提高磁异常信号强度的关键途径之一。然而,铁磁性目标在地磁场中磁化产生的磁矩大小和方向随其姿态变化,导致目标磁场的空间分布与不可知的目标姿态相关。针对以上问题,建立了典型目标磁矩精确... 小型航空磁异常探测平台的飞行路径优化是提高磁异常信号强度的关键途径之一。然而,铁磁性目标在地磁场中磁化产生的磁矩大小和方向随其姿态变化,导致目标磁场的空间分布与不可知的目标姿态相关。针对以上问题,建立了典型目标磁矩精确计算模型,计算结果表明:目标在不同姿态(方位0°~360°和俯仰-90°~90°)下被地磁磁化产生的磁矩模值变化范围为3.55×10^(5)~2.42×10^(6)A·m^(2)。当目标长轴与地磁场方向一致时取最大值,当目标长轴与地磁场方向垂直时取最小值,计算结果与多物理场软件仿真结果的差异仅有0.003%~0.04%。模拟航磁探测过程的建模分析表明:当目标处于任意姿态时,目标磁矩在飞行平面内磁异常信号变化最大的路径与地磁场投影的夹角γxy变化范围为0°~50.0457°;在目标姿态和磁矩信息未知的情况下,沿地磁场在飞行平面内的投影方向飞行是最优的选择,此时,能获取的磁异常变化量约为飞行平面内最大变化量的78%~100%。 展开更多
关键词 磁异常探测 最优飞行路径 磁矩计算模型 信号强度
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自由场点爆强冲击波超压分布数值模拟分析 被引量:1
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作者 李麦亮 黄铎佳 +1 位作者 蔡玉红 陈子杰 《电子产品可靠性与环境试验》 2024年第2期1-6,共6页
强冲击波环境是飞行器飞行安全性设计和鉴定工作中需要考虑的重要因素。通过数值模拟计算方法对近地自由场点爆强冲击波演化规律进行了模拟仿真,并分析了冲击波超压的时间和空间分布规律。研究结果表明:冲击波超压高压区主要集中在第一... 强冲击波环境是飞行器飞行安全性设计和鉴定工作中需要考虑的重要因素。通过数值模拟计算方法对近地自由场点爆强冲击波演化规律进行了模拟仿真,并分析了冲击波超压的时间和空间分布规律。研究结果表明:冲击波超压高压区主要集中在第一和第二波阵面,波阵面后空间分布规律较为复杂。同一铅锤方向超压峰值出现在地面位置,随着监测点铅锤高度和水平距离的增加,超压峰值出现了明显的衰减。数值模拟结果可以为强冲击波超压影响下飞机安全性设计和鉴定工作提供研究输入和基础数据。 展开更多
关键词 强冲击波 超压 时间空间分布 计算流体动力学 数值模拟
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仿真引力系统的非线性光学实验进展
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作者 崔峻烽 孟润宇 +3 位作者 董小波 张晓世 李睿晅 白金明 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2024年第1期40-57,共18页
非线性薛定谔方程(nonlinear Schrodinger equation,NLSE)是多类物理现象所遵守规律的共同数学形式。在光学系统中,NLSE可以描述激光脉冲在介质中传播的时空演化;在天文学中,可以描述引力透镜、波动暗物质纤维等天体和观测现象(所谓薛... 非线性薛定谔方程(nonlinear Schrodinger equation,NLSE)是多类物理现象所遵守规律的共同数学形式。在光学系统中,NLSE可以描述激光脉冲在介质中传播的时空演化;在天文学中,可以描述引力透镜、波动暗物质纤维等天体和观测现象(所谓薛定谔―泊松方程系统,SPE),甚至可以巧妙地用来类比强引力场现象(所谓爱因斯坦Klein-Gordon系统,EKG)。从仿真原理、光路设计、实验结果、天文诠释等方面,详细介绍了非线性光学仿真实验在天文学领域的应用和进展;并简要展望了未来开展非线性光学实验,仿真各种波动暗物质结构的演化之前景。 展开更多
关键词 引力系统 波动暗物质 类比引力 实验仿真 非线性光学 非线性薛定谔方程
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锂离子电池均质化电化学模型的电极颗粒半径分布拓展 被引量:1
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作者 曹昕 李棉刚 +5 位作者 侯宇程 贡晓旭 李香龙 周奎 梁惠施 杨清华 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3622-3629,共8页
锂离子电池的仿真对电池研发和评估具有重要作用。当前锂离子电池仿真所使用的经典伪二维模型采用恒定电极颗粒半径假设,无法满足对仿真精度的需求。本工作通过对电极颗粒半径分布的累积分布函数进行逆变换采样,并开展电极颗粒活性比表... 锂离子电池的仿真对电池研发和评估具有重要作用。当前锂离子电池仿真所使用的经典伪二维模型采用恒定电极颗粒半径假设,无法满足对仿真精度的需求。本工作通过对电极颗粒半径分布的累积分布函数进行逆变换采样,并开展电极颗粒活性比表面积校正,在维持伪二维模型均质化特性的基础上成功引入了电极颗粒半径分布,从而提升了仿真精度。首先,从数学上推导了在伪二维模型中引入电极颗粒半径分布的理论方法,将由伪随机函数生成的关联电极空间坐标的均匀分布数代入电极颗粒半径分布的累积分布函数中,以逆变换采样获得不同电极空间坐标的电极颗粒半径。然后,推导和论证了在引入电极颗粒半径分布后电极颗粒活性比表面积的校正方式,并给出了常见电极颗粒半径分布在伪二维模型中的拓展方程。最后,通过对正极和负极是否进行电极颗粒半径分布拓展的四种组合建立的伪二维模型进行了相同条件的仿真对比,并基于实验数据对无拓展的和含电极颗粒半径分布拓展的伪二维模型开展仿真验证,结果表明本工作提出的电极颗粒半径分布拓展方法能够更准确地仿真电池内部的极化变化,尤其是对弛豫过程的仿真结果更接近实际电池表现,因而具有更高的仿真精度。 展开更多
关键词 锂离子电池 电化学模型 电极颗粒半径分布 仿真
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基于有限元的KCS船尾流感应磁场分析
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作者 任斌斌 张建生 +1 位作者 胡琲 方雪丽 《机械设计与制造工程》 2024年第7期6-10,共5页
利用有限元方法,基于国际集装箱标模KCS船舶对船体感应磁场和尾流感应磁场进行了研究。结果表明:船体感应磁场的大小取决于船舶形状与测量位置;船体和尾流感应磁场的量级都为nT,在可探测范围内;尾流感应磁场在远场范围随距坐标原点的距... 利用有限元方法,基于国际集装箱标模KCS船舶对船体感应磁场和尾流感应磁场进行了研究。结果表明:船体感应磁场的大小取决于船舶形状与测量位置;船体和尾流感应磁场的量级都为nT,在可探测范围内;尾流感应磁场在远场范围随距坐标原点的距离增加呈指数级衰减。 展开更多
关键词 有限元 船舶尾流 感应磁场 磁感应强度
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一维谐振子的量子蒙特卡罗模拟
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作者 刘鹏程 傅俞钧 +2 位作者 孙俊松 朱兴川 郭怀明 《大学物理》 2024年第12期53-56,共4页
一维谐振子是量子力学中的一个重要模型.本文介绍了解决谐振子问题的量子蒙特卡洛模拟方法,推导了配分函数的路径积分公式,并使用量子蒙特卡洛方法计算了一维谐振子在有限温度下的能量、位置、动量、位置平方和动量平方等物理量,得到了... 一维谐振子是量子力学中的一个重要模型.本文介绍了解决谐振子问题的量子蒙特卡洛模拟方法,推导了配分函数的路径积分公式,并使用量子蒙特卡洛方法计算了一维谐振子在有限温度下的能量、位置、动量、位置平方和动量平方等物理量,得到了与解析解一致的结果.本研究有助于学生加深对量子力学的理解,并且是Holstein电声子模型的量子蒙特卡洛数值模拟的基础,从而有助于开展相关科学研究. 展开更多
关键词 一维谐振子 量子蒙特卡罗方法 量子统计
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开放系统中多体量子导引的保护
14
作者 孙文洋 曹浩 叶柳 《安徽科技学院学报》 2024年第3期96-101,共6页
目的:基于量子测量技术,研究如何保护开放系统中多体量子导引。方法:通过使用量子反转测量和量子弱测量的组合测量,得出保护多体量子导引的最优测量结果。结果:当无测量时,多体量子导引在退相干效应的影响下逐渐退化直至消失不见;当使... 目的:基于量子测量技术,研究如何保护开放系统中多体量子导引。方法:通过使用量子反转测量和量子弱测量的组合测量,得出保护多体量子导引的最优测量结果。结果:当无测量时,多体量子导引在退相干效应的影响下逐渐退化直至消失不见;当使用最优的测量结果时,多体量子导引随着测量强度的增强而逐渐恢复。结论:在开放系统中,量子弱测量能够有效地保护由于退相干效应而退化的多体量子导引。 展开更多
关键词 退相干效应 多体量子导引 量子弱测量
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一个高效求解含时Gross-Pitaevskii方程的算法
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作者 舒丽莎 董光炯 《华东师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期84-90,共7页
Gross-Pitaevskii方程广泛应用于玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensate,BEC)的动力学研究,然而这个方程通常很难解析求解.因此发展相应的高精度数值求解方法非常重要.发展了结合算符劈裂法、Crank-Nicolson算法和四阶精度Nume... Gross-Pitaevskii方程广泛应用于玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensate,BEC)的动力学研究,然而这个方程通常很难解析求解.因此发展相应的高精度数值求解方法非常重要.发展了结合算符劈裂法、Crank-Nicolson算法和四阶精度Numerov算法的高效求解Gross-Pitaevskii方程的新数值计算方法.通过数值计算可以表明,与传统的四阶精度的五点差分法相比,所提出的算法具有高效和消耗内存小的优点. 展开更多
关键词 GROSS-PITAEVSKII方程 算符劈裂法 Crank-Nicolson算法 Numerov算法
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一个保证波函数在含时的势场中幺正演化的算法
16
作者 宋家莹 董光炯 《华东师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期121-127,共7页
数值求解波函数的演化是量子力学研究的重要内容.很多数值算法针对不含时的势能而发展;然而有很多物理问题其势能是含时的,在这种情况下,以前发展的算法不能保证波函数幺正演化.为此,针对含时的势场发展了保证幺正演化的Crank-Nicolson... 数值求解波函数的演化是量子力学研究的重要内容.很多数值算法针对不含时的势能而发展;然而有很多物理问题其势能是含时的,在这种情况下,以前发展的算法不能保证波函数幺正演化.为此,针对含时的势场发展了保证幺正演化的Crank-Nicolson算法,同时采用四阶精度的Numerov算法实现了高精度的空间离散差分.数值结果证明,这个新算法能保证波函数演化的幺正性和稳定性. 展开更多
关键词 含时的势能 含时Schr?dinger方程 Crank-Nicolson算法 Numerov算法
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手机显示屏热熔胶-基底粘接结构可靠性仿真分析
17
作者 吴雨峰 李月婵 谢安 《厦门理工学院学报》 2024年第5期60-69,共10页
为探究不同热熔胶-基底粘接结构的可靠性问题,采用Ansys Workbench仿真软件,分别模拟聚氨酯热熔胶、共聚酯热熔胶和聚碳酸酯热熔胶与以油墨玻璃、硅单质和金属铝为基底的粘接结构的可靠性,考察温度场与应力场作业下不同粘接结构的热学... 为探究不同热熔胶-基底粘接结构的可靠性问题,采用Ansys Workbench仿真软件,分别模拟聚氨酯热熔胶、共聚酯热熔胶和聚碳酸酯热熔胶与以油墨玻璃、硅单质和金属铝为基底的粘接结构的可靠性,考察温度场与应力场作业下不同粘接结构的热学与力学性能。仿真对比结果显示,在载荷与边界条件等外部环境一定的极端环境下,聚碳酸酯-硅基底粘接结构具有最佳的散热性与抗冲击性,其可靠程度最高,为最佳的粘接结构。 展开更多
关键词 手机显示屏 热熔胶-基底粘接结构 可靠性 Ansys Workbench仿真
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基于应力-位移混合有限元法的激光超声数值模拟 被引量:12
18
作者 许伯强 刘洪凯 +2 位作者 徐桂东 徐晨光 李俊敏 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期230-235,共6页
为了研究激光辐照各向同性半无限大铝材料内超声波的激发和传播特征,采用理想匹配层和应力-位移混合有限元方法建立了半无限大介质中激光激发超声波的有限元数值模型。模拟研究了各向同性半无限大铝材料内激发产生的瞬态波场图和垂直表... 为了研究激光辐照各向同性半无限大铝材料内超声波的激发和传播特征,采用理想匹配层和应力-位移混合有限元方法建立了半无限大介质中激光激发超声波的有限元数值模型。模拟研究了各向同性半无限大铝材料内激发产生的瞬态波场图和垂直表面位移,并与相同几何模型下采用有限元方法得到的结果进行了对比分析。结果表明,应力-位移混合有限元方法能够有效地消除模型截断边界处的反射波,精确地模拟出无限大固体材料内激光激发超声波的产生和传播特性。数值模拟结果为进一步研究微纳米薄膜材料中皮秒或飞秒激光激发超声波提供了有效的方法。 展开更多
关键词 激光技术 激光超声 理想匹配层 混合有限元 数值模拟
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Millikan油滴仿真实验设计
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作者 王亚鸽 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第7期173-176,共4页
密里根油滴实验运用电学和力学原理,分析油滴在电场和重力作用的下的运动轨迹进而算出油滴的电荷,也有为了测量分数电荷以此方法为基础进行了相关研究拓展实验。通过研究Millikan油滴实验目的、原理,运用计算科技发展而产生的仿真实验平... 密里根油滴实验运用电学和力学原理,分析油滴在电场和重力作用的下的运动轨迹进而算出油滴的电荷,也有为了测量分数电荷以此方法为基础进行了相关研究拓展实验。通过研究Millikan油滴实验目的、原理,运用计算科技发展而产生的仿真实验平台,把这个近代物理实验用仿真步骤方法做一遍,使得学生对电荷测量及仿真实验教学有了全面的了解,仿真实验教学增加学生学习物理实验兴趣。 展开更多
关键词 密里根油滴实验 仿真 实验设计
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