用FIT方法设计的宽频带双脊圆喇叭天线

采用有限积分技术(FIT)设计了一种1GHz～6GHz的宽频带双脊圆喇叭天线。调整天线各部分的结构尺寸,使天线的驻波比达到最小值,计算了它的增益、方向图等天线参数,并将它们和广泛用于电磁兼容测试的宽频带双脊角锥喇叭天线的电参数进行了对照,结果表明该天线比双脊角锥喇叭天线在吸波材料拱形法测试当中有更大的优越性。对制作出的天线的电参数实测,结果和计算结果基本吻合。

基于加幂积分法的水面船舶有限时间轨迹跟踪控制

针对具有在模型参数不确定性和未知时变扰动下的水面船舶,该文提出1种基于扩张状态观测器的有限时间轨迹跟踪控制方案。首先,基于反步法和加幂积分法,提出了1种新的有限时间控制律,所设计的控制器通过采用连续反馈,可确保水面船舶的轨迹跟踪误差在有限时间内收敛到原点附近的邻域内;其次,在李雅普诺夫意义下严格证明了闭环控制系统的有限时间稳定性;最后,通过仿真比较表明了所提出的控制方案的优越性。

基于TDFIT的太赫兹波段透射特性仿真分析

本文基于时域有限积分技术(TDFIT)分析了不同湿度树叶在太赫兹波段透射特性。树叶的材质特性采用描述连续水粒子分布的双色散模型,计入树叶含水量(湿度)对电磁参数的影响。树叶几何模型采用NURBS曲面建模,并对树叶表面进行粗糙化处理。为了精确描述树叶微小起伏及其连续材质分布,引入了共形时域有限积分技术,有效保证了计算精度和计算效率。对干树叶和湿树叶在THz照射下的透射特性进行仿真对比,随着水分的增大,太赫兹波的穿透能力下降。仿真结果并与实验结果进行比对,证实了电磁建模方法和计算算法的有效性。

Zernike多项式拟合方法及应用

由于Zernike多项式的各项与光学像差有相应的对应关系 ,用Zernike多项式对镜面面形数据进行处理的方法已经广泛应用于工程项目、光学系统设计软件和干涉检查等。用Zernike多项式作为光学和结构分析程序间的接口工具是非常方便和成熟的。本文阐述了Zernike多项式及其拟合方法和应用流程 ,并应用它作为数据接口工具实现了光机热各分析模块间的数据转换 。

2.5～6.0GHz信号的体内植入式信道特性分析及建模

该文采用基于有限积分法（FIT）的3D电磁（EM）仿真工具以及源于男性活体CT及MRI切片图像构建的3维人体电磁模型,分析研究2.5~6.0 GHz电磁波在人体内的路径损耗及比吸收率（SAR）特性,考察该频段信号在人体内外通信的有效性并建立相应的信道数学模型。分析结果表明：采用2.5~6.0 GHz频段信号实现人体植入式生物医学电子设备无线通信是可行的、安全的;所建立的改进型幂律函数信道模型能较好地描绘该频段信号在人体内的路径损耗特性,在2.5 GHz和6.0 GHz频率处信道模型与电磁计算结果的均方根误差（RMSE）分别为2.78 dB和8.30 dB。

汽车雨刮器电机电磁辐射干扰预测模型

根据信号与系统理论,导出了辐射系统的传递函数;建立了基于FIT算法的雨刮器电机辐射系统计算模型,并用仿真软件CST计算获得了系统的传递函数;电机端电压作为系统的辐射干扰源,用实验的方法获取;传递函数和电机端电压之积便是电机产生的辐射电场。由此,将复杂的电机辐射问题转化为提取系统传递函数和测量电机端电压的较为简单的问题来处理。仿真与实验结果的对比说明,该辐射干扰预测模型能够准确反映电机电磁辐射系统的基本特征,可用于雨刮器电机的电磁兼容预测研究。

空间光学遥感器光机热集成分析技术综述

介绍了光机热集成分析技术的基本原理及其关键技术———数据传输技术的研究现状和最新进展。通过接口工具Zernike多项式进行数据传输的基本过程是:数据处理,即将有限元分析中得到的变形结果转换成基于弧矢坐标系或基于波前坐标系的数据形式;多项式拟合,即利用最小二乘法或Gram_Schmidt正交化方法进行拟合。提出了自动数据转换接口程序,它能够简化光机热集成分析的过程,可提高工作效率。

含裂缝管桩低应变测试的三维数值分析

文章采用弹性动力有限积分法(elastodynamic finite integration technique,EFIT)对含裂缝管桩的低应变完整性检测进行三维数值分析,建立了柱坐标系下的管桩数值模型,根据初始和边界条件,得出含裂缝管桩的桩顶轴向速度响应,并与实测数据对比验证了算法的准确性;分析了激振脉冲宽度、裂缝产状、裂缝长度及位置对桩顶轴向速度响应的影响;提出一种提高裂缝定位效果的修正方法。结果表明:EFIT适用于含裂缝管桩低应变测试的模拟;低应变反射波法不能用于识别轴向裂缝,但可用于识别横向裂缝;激振脉冲越宽,对横向裂缝的识别效果越差;由传统一维理论得出的横向裂缝位置偏浅;提出的修正方法有助于提高裂缝定位的效果。研究结果可为管桩裂缝的低应变检测提供参考。

奥氏体不锈钢00Cr17Ni14Mo2断裂力学参量的有限元计算和实验验证

奥氏体不锈钢00Cr17Ni14Mo2由于具有优越的综合机械性能而被用于制造重要零部件。为了使奥氏体不锈钢00Cr17Ni14Mo2零部件能安全工作,用MTS高级材料实验机在应变控制条件下获得奥氏体不锈钢00Cr17Ni14Mo2的单向拉伸应力应变曲线和常规的机械性能参数;用三点弯曲试件测定了00Cr17Ni14Mo2的J积分。基于虚拟裂纹闭合法和Rice的J积分法,利用ANSYS有限元商业软件对三点弯曲试件进行了有限元分析计算,获得了相应载荷下的能量释放率G和J积分。并将计算结果与实验值进行了比较。理论计算与实验结果的比较表明:理论计算与实验结果相当吻合,该方法可用于奥氏体不锈钢构件断裂力学参量的数值分析和计算。

植入式生物医学电子的UWB无线通信可行性建模研究

为考察超宽带(UWB)实现植入式生物医学电子设备无线通信的可行性及信道传播特性,基于男性活体CT及MRI切片图像,构建了一个频率范围在1～10.8 GHz的高分辨率三维人体电磁模型,考虑了85种不同人体组织或器官的电磁特性参数;将模型嵌入基于有限积分法(FIT)的三维电磁仿真软件进行电磁计算,考察电磁波在人体内的路径损耗及比吸收率特性。实验结果表明:该模型能较好地描绘真实人体的电磁特性,信号在人体内的衰减随频率的升高及植入深度的加深而加重;在植入深度达160mm时,3.5 GHz信号的路径损耗为75 dB;参考功率为27 dBm时,人体对3.5 GHz信号的比吸收率在安全值范围内;证实了采用UWB频段内的3.5 GHz实现植入式生物医学电子无线通信的可行性和安全性。

三峡升船机船-水-厢耦合系统的非线性有限元时域计算

根据三峡升船机船厢的受力特点,在船厢的纵剖面上建立了非线性水波方程和船-水-厢的耦合运动方程。对非线性水波方程利用摄动理论进行分解得到一阶方程和二阶方程,然后运用伽辽金法得到耦合的有限元离散方程,结合精细积分法进行时域计算。计算采用平面八节点等参单元,并给出了若干算例。

一种快速求解波导模式瞬态响应的新方法

应用有限积分技术,构造出一种快速求解波导特征模瞬态响应的时域有限差分格式。应用该方法计算的结果与通常三维的时域有限差分方法计算的结果十分吻合,但该方法具有很高的计算效率。在新的差分格式下,通过人工添加损耗项,构造出一种新的损耗传输线模型;该方法改善了截断边界条件对虚假反射回波的吸收性能,使虚假的反射回波低于-60dB。

人体对低频强电磁场吸收剂量的仿真研究

采用有限积分技术,在人体电磁仿真模型上求解了人体组织在低频强电磁场中的电磁吸收剂量。结果表明:人体组织的感应电流密度和比吸收率主要取决于电场强度;在不同的人体组织中,肌肉中的电磁吸收剂量最大,应作为人体安全性衡量指标的主要监测对象。

多参数有限节点函数拟合技术

插值及函数拟合技术通过有限样本数据对函数变量之间的关系做出预测,采用该方法能得到结构的计算公式,在以往的计算中样本数据通常采用实验方法获得,由于实验数据准确性不高,拟合曲线本身存在噪音和孤立点,因此传统方法进行函数拟合的结果往往不能满足要求.介绍了采用有限元多参数计算方法,得到初始样本数据.与实验值相比由于计算采用程序控制,有限元计算值一致性好,精度较高,拟合函数具有较高准确度.首先对函数拟合技术进行探讨,对材料力学中常见悬臂梁结构通过多参数有限元计算拟合得到最大变形计算公式,与理论公式相比具有较高的逼近精度.最后通过数控机床横梁工程计算实例对该方法应用进行举例,与有限元计算结果相比,得到的拟合公式具有较高精度,可以作为设计人员在结构设计开始阶段的基本公式使用.

二维压电材料动强度因子的扩展有限元计算

采用扩展有限元求解二维弹性压电材料动断裂问题。扩展有限元的网格独立于裂纹,因此网格生成可大大地简化,且裂纹扩展时不需重构网格。采用相互作用积分技术计算动强度因子。比较了标准的力裂尖加强函数和力-电裂尖加强函数对动强度因子的影响,结果表明标准的力裂尖加强函数能有效地分析压电材料动断裂问题。分析了极化方向对动强度因子的影响。数值分析表明采用扩展有限元获得的动强度因子与其他数值方法解吻合得很好。

弹体内置矩形腔屏蔽效能分析

为提高导弹强电磁脉冲防护能力,采用有限积分法对弹体内置矩形腔体的屏蔽效能进行了数值模拟。重点分析了双层嵌套腔体屏蔽效能与单层腔体屏蔽效能之间的关系,以及末制导雷达天线转动对壳体屏蔽效能的影响。结果表明:双层嵌套在L频段可提高屏蔽效能30 dB左右,但在S频段嵌套腔体与内层腔体的屏蔽效能相当;当外层腔体与内层腔体上孔缝共振频率相近时,嵌套腔体屏蔽效能会急剧恶化;天线转动对屏蔽效能的影响与入射波频段相关。该研究对提高导弹电磁防护能力具有指导意义。

点火系对环形线圈车辆检测器辐射干扰的仿真

环形线圈车辆检测器是利用电涡流检测原理工作的一种车辆检测设备,存在易受电磁干扰影响的缺陷。汽车点火系是环形线圈车辆检测器工作环境中存在的强大宽带电磁干扰源。针对汽车点火系对环形线圈车辆检测器可能产生的辐射干扰,采用基于有限积分技术的仿真软件进行了数值仿真。仿真结果表明,在不考虑汽车金属外壳屏蔽作用,并且点火系恰好位于环形线圈正上方的情况下,汽车点火系产生的辐射电场对环形线圈车辆检测器正常工作有严重影响,必须对其采取一定的屏蔽措施。

几种典型翼片加载螺旋线行波管色散及返波特性研究

利用德国CST公司商业电磁仿真软件微波工作室(Microwave Studio)对几种典型翼片加载螺旋线行波管的冷色散进行了计算,对基波和返波色散曲线进行了数值拟合,给出了相应的返波振荡频率及其该频率下的基波和返波的耦合阻抗。本文还分析了两种常见翼片加载结构翼片与螺旋线间距变化对基波色散、返波振荡频率及相应耦合阻抗的影响。

应用四边形单元稳定化有限元方法求解定常不可压缩流动问题(英文)

本文回顾了李剑等针对Stokes和Navier-Stokes方程提出的一种新稳定化有限元方法,该方法采用局部高斯积分残差技术,适用于最低阶等阶(双)线性有限元对.对于等价双线性元对,给出了求解Stokes和Navier-Stokes方程的一些数值算例,验证了理论分析的正确性.

GNSS技术在海陆一体高程联测中的应用研究

建立海陆一体高程基准是全面建成“全球覆盖、海陆兼顾、联动更新、按需服务、开放共享”新型基础测绘框架系统内容之一。受客观条件限制,在海域无法通过布设国家一、二等水准网实现高程传递,由此制约了高程控制与精准测量,并对海岸带及海域地质调查的地理测绘造成影响。包含北斗系统的全球导航卫星系统(GNSS)是当今世界上技术最先进、应用最广泛的卫星导航系统,为建立长距离、大跨度控制网提供了便利。本文利用GNSS系统海陆联测数据,基于地球重力场模型、地形改正模型,采用提高精度的“移去—拟合—恢复”方法,分析GNSS技术在海陆一体高程联测中的适用性与实用效果。研究结果表明:基于上海陆域的GNSS和水准资料,以EGM2008+RTM模型、EIGEN-6C4+RTM模型计算,高程异常中误差分别为±2.5cm、±2.2cm,其结果优于以往±5cm的研究成果,精度提高了一倍;将陆域方法用于海域岛礁高程传递,在离岸距离50km其GNSS高程传递外符合平均精度为±12cm。证明并验证了GNSS联测高程传递方法的可行性与可靠性,对海陆一体高程传递和海域地质调查具有基础保障和促进作用。