C-cut Tm:YAP晶体连续光特性实验研究

掺铥铝酸钇晶体(Tm:YAlO_(3),Tm:YAP)具有机械性能与热力学性能优良、发射截面大等优点,可用商用半导体激光器(laser diodes,LD)作为泵浦源,是2μm光源的理想增益介质。由于Tm:YAP晶体具有各向异性,不同切向轴向摆放下的激光输出特性有所不同。本文使用793 nm的LD作为泵浦源,研究了c向切割(c-cut)Tm:YAP晶体在激光偏振方向平行于a轴(E//a)和激光偏振方向平行于b轴(E//b)下的连续光运转输出特性以及波长调谐输出特性。研究表明:在28 W的泵浦功率下,当E//a时,Tm:YAP激光器连续光输出功率为8.66 W,斜率效率为32.1%;当E//b时,Tm:YAP激光器连续光输出功率为8.41 W,斜率效率为31.1%;在腔内以布儒斯特角插入双折射滤光片对输出激光波长进行调谐,在15 W的泵浦功率下,当E//a时,输出激光波长调谐范围为1 888.8~2 084.4 nm,调谐宽度为195.6 nm;当E//b时,输出激光波长调谐范围为1 889.6~2 043.1 nm,调谐宽度为153.5 nm。实验结果表明,c-cut Tm:YAP晶体沿a轴和b轴放置时都可以实现高功率高效率的连续光输出及宽范围的波长调谐,且E//a时和E//b时的波长调谐曲线形状近似互补,有潜力实现高功率窄脉宽的激光输出。

多通腔非线性脉冲压缩技术的研究进展(特邀)

超快激光在极短的时间内能够达到极高的功率,可以揭示极端的光与物质的相互作用,具有先进的材料加工能力,是产生极紫外(XUV)和高次谐波(HHG)脉冲的理想驱动源,在医疗诊断方面也具有广阔的应用前景。钛宝石(Ti:Sa)激光器自诞生以来,一直是超快激光研究的主流方向,其脉冲宽度很容易达到小于50 fs,但平均功率一直限制在数瓦水平,这限制其在更广泛领域中的应用,掺镱(Yb)晶体激光器的后压缩技术提供了一种获得高平均功率和高峰值功率飞秒脉冲的新方案。随着多通腔(multi-pass cell,MPC)非线性脉冲压缩技术的提出,采用掺镱晶体激光器和MPC非线性脉冲压缩技术相结合产生高功率超短脉冲的方案逐渐得到发展并获得了不错的结果,使实现平均功率超过数千瓦、单脉冲能量达到焦耳量级、脉冲宽度短至几十飞秒的超短超强脉冲成为可能。在文章中,主要介绍了MPC的基本原理,回顾MPC非线性脉冲压缩技术的最新研究进展,并指出该技术的未来发展方向以及前沿应用。

基于响应面法的电动振动台垂直扩展台面优化

针对电动振动台垂直扩展台面一阶垂向共振频率较低的问题,以某垂直扩展台面为研究对象,采用有限元软件建立垂直扩展台面的有限元模型,以空心圆柱内圆半径、裙边高度、裙边至台面中心距离和台面底部安装半径作为优化参数,通过不同的试验设计分别构造响应面拟合的输入矩阵和验证矩阵,最后采用全局响应面法对垂直扩展台面的结构参数进行优化。结果表明,优化后的垂直扩展台面一阶垂向共振频率由2132.98Hz提升至2185.21Hz,从而验证了该优化方法的有效性。该方法对其他台面的优化设计具有一定的参考意义。

10kN推力电动振动台磁路仿真

电动振动台磁路计算是电动振动台设计阶段的重要一环,气隙磁感应强度和台面漏磁是其两个重要性能指标。在设计阶段准确计算出电动振动台气隙磁通密度分布和台面漏磁具有重要意义,有利于缩短研发周期和减少研发成本。本文以10kN推力电动振动台为例,采用有限元法计算其气隙磁通密度分布和台面漏磁,并以实测数据进行对比,结果表明:气隙平均磁通密度仿真结果与实测结果接近,误差仅为1.3%;台面漏磁仿真结果与实测结果误差为29.3%。

竖直水平一体式单轴地震模拟振动试验系统

针对某企业通信抗震系列设备需要在地震环境下考核可靠性的需求,设计了一种竖直水平一体式单轴地震模拟振动试验系统。根据技术要求,进行系统总体方案的初步设计,应用SolidEdge软件对系统中的地震模拟振动试验台和液压泵站进行参数设计计算与模型细化设计。应用有限元软件对地震模拟振动试验台的竖直运动部件和水平运动部件进行动力学仿真,验证在使用频率段运动部件不存在谐振点,保证结构稳定性。对所设计的竖直水平一体式单轴地震模拟振动试验系统进行正弦扫频试验和Bellcore标准地震模拟试验,确认可以满足技术要求。

多轴随机振动下制动器防尘罩失效分析与优化

针对某型商用车制动器防尘罩提前失效的问题,采用基于实测载荷谱的数值仿真与试验验证相结合的方法,准确识别了失效原因,并提出寿命提升的优化改进方案。首先,分析防尘罩失效部位断口的微观形貌,确定失效机理;其次,结合防尘罩结构的模态分析与基于实测道路载荷谱的随机振动应力响应分析,识别结构失效原因;然后,考虑随机载荷多轴耦合特性,通过分析失效主导载荷,制定单轴高加速试验载荷谱,通过加速试验验证仿真分析结果的准确性;最后,通过形状优化给出防尘罩的寿命提升方案,并采用数值仿真进行了验证。结果表明:基于实测载荷谱的数值仿真与主导载荷下的高加速试验对防尘罩结构的失效分析吻合度良好,并与耐久试验结果一致,形状优化后的防尘罩寿命提升显著。该方法可为实际工况下多轴随机振动载荷作用的结构失效分析与优化提供参考依据。

历史渔获量统计偏差对资源评估的影响:以西大西洋蓝鳍金枪鱼为例

渔获量数据是资源评估所需的最基本数据,同时也最易出现报告和统计误差。误报问题是导致历史渔获量偏差的原因之一,普遍存在于全球各类渔业资源评估中。根据历史数据,分析渔获量偏差对资源评估的影响有助于建立合理的管理目标,促进渔业资源可持续利用。以西大西洋蓝鳍金枪鱼(Thunnus thynnus)为例,运用年龄结构模型(AgeStructured Assessment Program,ASAP),分析历史渔获量统计偏差对当前资源状态判定的影响。结果表明,捕捞死亡系数(Fishing mortality,F)和产卵亲体生物量(Spawning stock biomass,SSB)的估计值会随着调整后的实际渔获量同向变化;随着统计偏差幅度增大,F和SSB相关生物学参考点的相对偏差率也随之增大。所有8种假定的渔获量统计偏差情况下,F相关参考点的相对偏差率均小于1%;当渔获量统计偏差为-20%时,SSB相关参考点的最大相对偏差率约为4%。历史渔获量统计偏差对SSB相关参考点的影响相比F相关参考点更为明显。根据该研究结果,建议加强渔获量数据质量问题的来源分析,从而进行历史渔业数据的科学重建,以提高评估结果的精确性与可信度。

可见光稀土离子掺杂固体激光器(特邀)

可见光波段激光在科研、工业、医疗以及通信领域应用广泛,可通过半导体激光器、稀土离子掺杂激光器和非线性频率变换技术产生,其中可见光稀土离子掺杂激光器近年来受到广泛关注。首先介绍了可见光波段激光的几种典型应用,然后分析了目前可以产生可见光激光的稀土离子(镨、钕、钐、铕、铽、镝、钬、铒、铥)的发射吸收光谱和激光特性,最后综述了其中较有潜力的镨离子和铽离子在可见光固体激光器方面的最新研究进展。

Yb∶CaGdAlO_(4)晶体及其超快激光技术研究进展

Yb∶CaGdAlO_(4)(简写为Yb∶CALGO)晶体具有部分无序的结构、优秀的热学和光谱性质、吸收发射带宽,适合采用商用高功率InGaAs二极管泵浦以实现高功率超快激光运转,其较高的非线性折射率系数有利于对锁模激光器的优化。该晶体还具有能级结构简单、本征量子缺陷低、辐射量子效率高等优点,是近年来新一代紧凑型、高效率、低成本激光二极管(LD)泵浦飞秒激光增益介质。本文简要介绍Yb∶CALGO的晶体结构、晶体生长、缺陷分析、热学性质和光谱性质等,并综合国内外学者近期的一些研究成果,重点综述了Yb∶CALGO晶体在半导体可饱和吸收镜、克尔透镜锁模的超快激光器及再生放大器超快激光技术中的最新研究进展。

一种点阵式海上风电机组基础结构水动力稳性研究

针对风电机组一体化概念建立了一种点阵式风电机组一体化基础(DMF)设计方案。对整体结构参数和力学模型进行分析,确立了新型点阵式基础整体方案可行性和优越性。结合传统OC4半潜式风机系统,开展风浪流载荷下的水动力模拟仿真,得出纵摇运动中DMF比传统OC4系统稳性提高了70%。基于相似理论开展了DMF小比例样机加工和风浪水槽模拟实验,实验结果与模拟数据具有较好的一致性。

测量系统分析(MSA)在航天产品检测过程中的应用

文章主要介绍了测量系统分析(MSA)方法,并运用该方法针对有一定批量的航天典型产品,开展了MSA分析应用研究,明确了操作流程和步骤,通过改进测量系统,提升了测量系统的一致性和准确性,同时,明确了测量系统分析在航天产品的应用场景,为首件鉴定、九新分析提供了新思路新方法。

垂直扩展台面结构螺栓连接建模方法

螺栓连接是工程上广泛应用的一种紧固连接方式,为了快速、准确评估采用螺栓连接的垂直扩展台面的性能指标,从而缩短研发周期和减少研发成本,本文针对目前常用的一体化、刚性单元连接、梁单元连接和实体螺栓连接模型,基于苏州苏试试验集团股份有限公司某扩展台面,采用Lanczos法求解模态振型和模态频率。以实测一阶垂向共振频率为参照,对比4种垂直扩展台面螺栓连接模型的精确性,确定一种适用于垂直扩展台面的最优螺栓连接模型。最终结果表明,采用梁单元连接模型求解的一阶垂向共振频率与实测一阶垂向共振频率的误差最小,求解效率较高。

大型水平滑台的驱动试验方案研究

水平滑台是实现振动台水平振动性能的关键。本文针对工作面积为3000mm×3000mm的水平滑台,设计了单轴驱动和单向双轴驱动两种试验方案,即采用单台160kN和双台75kN电动振动台驱动水平滑台,选择相同的导轨组件和不同的连接器配套使用。通过对比两种结构的水平滑台的承载能力和一阶横向共振频率,确定最优试验方案。结果表明,两种试验方案下的水平滑台的承载能力接近,采用单向双轴驱动试验方案下的水平滑台拥有较高的一阶横向共振频率。

电动振动台扩展台面结构优化设计与试验验证

本研究以苏州苏试试验集团股份有限公司22kN推力电动振动台扩展台面为对象,优化其一阶轴向共振频率和台面加速度均匀度,提高其工作频率范围。通过对比原扩展台面模型和新扩展台面模型仿真的一阶轴向共振频率和台面加速度偏差,分析新扩展台面模型的合理性和有效性,并以原扩展台面实物和新扩展台面实物进行实测结果对比。实测结果表明,一阶轴向共振频率提升了33.23%,在相同控制点、监测点以及同一加速度偏差时,对应的试验频率范围提高了220Hz左右。

基于等效损伤的冲击试验方法研究

为了解决经典冲击试验中因脉冲持续时间过长和加速度量级过高而难以在现有设备上模拟原始冲击波形的问题,应用等效损伤准则实现大脉宽经典冲击向窄脉宽冲击转化以及高量级经典波形冲击向冲击响应谱转化,并对两种转化过程中涉及的等效频率的选取、冲击响应谱关键参数的确定等技术问题进行深入剖析,给出各参数具体确定的原则和方法。文章所提解决方案可为特殊情形的经典冲击模拟的工程实施提供参考。

区域电力能源云储能交易区块链技术研究

针对区域电力能源调度的实际需求,提出了一种基于区块链的区域电力能源云储能交易技术。该技术在区域电力能源交易架构的基础上,设计了去中心化的云储能区块链交易模型,并进一步细化了业务层、中间件及开放许可链的3层技术架构,从而保证了客户端与分布式后台的有效协同。为进一步提高系统运算效率,提出了基于交易信用评估的共识算法优化方案。通过多维指标联合评估实现对区块链节点的评价,并根据定义交易优先权值完成了节点的信用排序。仿真分析结果说明,所提算法相对于现有算法能够降低恶意交易的概率,同时提高了交易系统的处理能力及响应速度。

大规模分布式光伏接入的配网风险评估及应对措施研究

分布式光伏出力存在较强间歇性、波动性和不确定性,当其大规模并网时将对电网潮流分布及电压分布产生较大影响,引起配电网运行风险。开展了大规模光伏发电接入配电网的风险评估方法及预控措施研究。以节点电压越限和线路潮流越限为风险评估指标,建立了配电网运行风险评估模型,给出了配网风险评估的具体实现步骤,提出针对性的风险应对措施。给出了所提风险评估方法的算例,并通过仿真结果验证了风险应对措施的有效性。

印度洋长鳍金枪鱼资源评估的影响因素分析

多个模型被用于印度洋长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)的资源评估,但这些模型的评估结果均存在较大的不确定性,为此,本文对影响印度洋长鳍金枪鱼资源评估的因素进行了分析。分析结果认为:(1)由于渔业数据存在不报、漏报或混报及采样样本数过低、采样协议出现变化等问题,造成印度洋长鳍金枪鱼渔业的渔获量、体长组成或年龄组成数据存在质量问题;(2)尽管对单位捕捞努力渔获量(catch per unit effort,CPUE)进行了标准化,但目标鱼种变化及捕捞努力量空间分布变化仍严重影响了标准化CPUE数据的质量;(3)印度洋长鳍金枪鱼的种群生态学及繁殖生物学研究仍比较薄弱,种群结构、繁殖、生长、自然死亡信息比较缺乏,在资源评估中,相关参数设置需借用其他洋区的研究结果;(4)海洋环境对印度洋长鳍金枪鱼的资源变动与空间分布具有显著影响,但评估模型较少考虑海洋环境的影响。由于上述问题的存在,导致当前评估结果存在较大不确定性。未来,应继续探索提高资源评估质量的方法,同时研究建立管理策略评价框架,以避免渔业资源评估结果的不确定性对该渔业可持续开发的影响。

渔获量不确定性对印度洋大眼金枪鱼资源评估的影响

大眼金枪鱼(Thunnus obesus)是最具经济价值的热带金枪鱼类,其资源状况一直是区域性金枪鱼渔业管理组织关注的重点。由于多种渔业作业、捕捞船队构成复杂,印度洋大眼金枪鱼的历史渔获量统计存在一定的偏差(Bias),但国际上近些年开展资源评估时都忽略了这一偏差。本研究根据1979~2015年的年渔获量、年龄结构渔获量及相对丰度指数数据,运用年龄结构资源评估模型(ASAP)对印度洋大眼金枪鱼资源进行评估,重点考查渔获量的不确定性(观测误差和统计偏差)对资源评估结果的影响。结果显示,印度洋大眼金枪鱼当前资源总体没有过度捕捞,但2015年初显示轻微的过度捕捞,通过对比基础模型与8个灵敏度分析模型的评估结果发现,渔获量观测误差(CV)的预设对资源开发状态的判断有一定的影响。当渔获量统计偏差调整量为15%时(即历史渔获量被低估了),评估结果与基础模型基本一致;统计偏差调整量为20%时,评估结果有过度捕捞的趋势。本研究结果表明,资源评估模型中渔获量观测误差的设定和历史渔获量统计偏差均会对评估结果产生影响,后者更为明显,因此,二者均不能忽略。

应用Catch-MSY模型评估印度洋蓝枪鱼资源

Catch-MSY模型可仅依靠渔获量数据进行渔业资源评估,在数据缺乏状况下能暂时替代标准资源评估模型。本研究以印度洋蓝枪鱼(Makaira nigricans)为例,根据有、无信息的内禀增长率r和环境容纳量K的先验分布,设立15组情景进行模型灵敏度分析、资源评估和预测。结果表明,参数r和K呈强烈的负相关,而最大可持续产量(Maximum Sustainable Yield,MSY)与参数r呈正相关;数据时间序列长度对评估结果影响有限,而模型对起止年渔获量较为敏感。资源状况评估表明,印度洋蓝枪鱼资源生物量状况良好,即B2015/BMSY大于1;而开发状况除其中两种情景外,均为过度捕捞,即F2015/FMSY大于1。资源预测表明,为使未来10年内B/BMSY>1的概率超过50%,需将渔获量缩减至当前渔获量的90%(13.86kt);考虑到该模型在数据缺乏状况下会更加保守,若将当前渔获量的100%~110%(15.40~16.94kt)设为管理目标,则未来5年内B/BMSY>1的概率超过50%。