扩散界面场变量模型模拟晶粒长大过程

采用扩散界面场变量模型模拟二维晶粒长大的动力学过程,利用该模型可以避免常规方法中由于格点离散化带来的晶粒长大各向异性,并通过建立晶界能与梯度能量系数间的关系模拟得到了异常晶粒长大过程的微观组织演化图.模拟结果得出的晶粒形态、动力学和拓扑学结构特征等与已有的实验结果和理论分析一致.

基于场变量的边坡稳定分析有限元强度折减法

有限元强度折减法在实施过程中往往要根据不同的折减系数手工修改输入文件,并不断进行试算,过程较繁琐。为了简化计算过程,提高计算效率,在有限元强度折减法的基础上,结合ABAQUS提供的场变量,提出一种适用于有限元强度折减计算的新方法——基于场变量的有限元强度折减法。通过在ABAQUS中设置岩土体黏聚力与内摩擦角为场变量的函数,场变量为增量步时间t的函数,从而通过控制增量步时间t实现黏聚力与内摩擦角的折减,通过一次计算即可求得边坡的安全系数,无需手工修改折减系数反复试算。结合有关文献对该方法用于边坡稳定分析的可行性进行了验证,并与二分法确定安全系数的计算效率进行了比较。结果表明:该方法求得的安全系数是有效可靠的,用于边坡稳定性的计算是可行的,简化了有限元强度折减法的计算过程,提高了计算效率。

场变量模型在材料微观结构演化中的应用

采用场变量模型来模拟材料微观结构的演变过程取得了非常大的进展,已成为描述材料微观结构演化的非常成功的模型之一。通过定义一系列高阶可微的保守场和非保守场变量来表述微观组织的空间分布,采用计算机模拟来描述这些场变量的变化路径,从而很好地预测及控制微观组织演化过程。本文详细介绍了场变量模型的基本原理及其在材料科学与工程各领域应用的最新进展。

金属凝固过程中热动力学相场模型——相场变量扩散模型的推导

相场方程用于模拟枝晶生长,已有近20年的历史。现有的相场方程是直接通过Ginzburg-Landau方程导出的,虽然得到了广泛应用,但方程中各个变量物理意义并没有搞清,国内外研究者甚至都作了许多错误的解读。本文以固相率作为相场变量,在坚实的热力学、传热学基础理论上,给出了金属凝固过程中科学严谨的相变量扩散模型及其推导过程。

山地边界层中场变量的动力学研究

采用与实测较接近的二次函数来表达Ｅｋｍａｎ层中的湍流粘性系数Ｋ，在圆形气压场条件下，求得了山地上空边界层中的风速，进而求得散度、涡度和垂直速度等场变量随高度的分布。并作图分析了这些场变量的一些动力学特征。改进了以往在求解析解时，略去运动方程中湍流粘性力项中的关于高度的一阶导数项，以及取山坡面上风速为零作下边界条件等欠合理欠精确的做法。所求得的风速、散度、涡度和垂直速度均用简单的初等函数表示出来，有助于边界层参数化和深化对边界层动力学的认识。

相场中场变量参数对二维晶粒演变特征影响的研究

采用了周期性边界条件及各向同性的动力学相场模型研究了场变量参数对二维多晶生长的影响.模拟结果表明:场变量数目的多少对晶粒生长的规律没有显著影响:即二次幂规律,场变量数目越大,晶粒合并的几率越小,生长越慢.同时又对不同场变量下晶粒的相对尺寸分布进行了研究,结果显示晶粒的相对尺寸分布形式具有相似性.

场变量在汛期分县降水预报中的应用

选取 MICAPS平台下的高空和地面实时资料以及 T1 0 6数值产品资料 ,用切比雪夫展开式展开 T1 0 6数值预报产品的气象要素场的权重系数物理意义作为天气分型的依据 ,求 T1 0 6预报产品与典型历史气象要素场 (根据 T1 0 6历史资料和降水实况确定的气象要素场 )两者切比雪夫展开式权重系数之间的相似距离 。

基于场变量的公路边坡稳定分析

利用ABAQUS中场变量对时间增量步控制的优势,提出了一种公路边坡稳定性分析新方法—基于场变量的强度折减法。对该方法应用于公路边坡稳定性分析的可行性进行验证,并与极限平衡法以及二分法计算得出的最小安全系数进行比较,分析其相对误差。结果表明:该方法用于公路边坡稳定性分析是有效、可靠的,提高了计算效率,对于公路工程边坡稳定性分析具有重要意义。

基于HCA的拓扑优化状态场变量更新技术

针对连续体结构拓扑优化中的网格依赖性和灰度单元问题,基于混合元胞自动机(Hybrid Cellular Automata,HCA)算法,提出了一种改进的状态场变量更新规则,以应变能最小化为优化目标,构建基于固体各向同性微惩罚结构的拓扑优化模型,通过二维经典拓扑优化算例,与已有的状态场变量更新规则的对比分析,验证了本文提出的变量更新规则的有效性和正确性。

连续变量纠缠态光场在光纤中传输特性的实验研究

连续变量纠缠态由于其确定性产生、高效率的特点而被广泛应用于连续变量量子信息处理.在量子信息处理过程中纠缠态与量子信道发生相互作用而退相干,这是限制长距离量子信息发展的重要因素之一.光纤信道作为理想的量子信道,是目前连续变量量子信息研究关注的热点.本文利用Ⅱ类匹配的楔角极化磷酸氧钛钾晶体构成了三共振的非简并光学参量放大器,获得了8.3 dB的光通信波段1.5μm连续变量纠缠态光场.将产生的纠缠态光场注入单模光纤,其量子特性在传输距离达50 km后仍得到保持,纠缠度为0.21dB.该研究可为基于光纤的长距离连续变量量子信息研究提供有效的依据.

连续变量1.34 μm量子纠缠态光场的实验制备

设计研制了连续单频671 nm/1342 nm双波长激光器,并通过模式清洁器降低了激光器额外噪声.利用该低噪声连续单频激光器抽运由Ⅱ类准相位匹配晶体构成的双共振非简并光学参量放大器,实验制备出纠缠度达3 dB的光通信波段1.34μm连续变量量子纠缠态光场.该波段量子纠缠态光场在光纤中传输损耗低且相散效应小,与现有的光纤通信系统相兼容,可用于实现基于光纤的实用化连续变量量子通信.

连续变量Einstein-Podolsky-Rosen纠缠态光场在光纤信道中分发时纠缠的鲁棒性

Einstein-Podolsky-Rosen纠缠态光场是实现基于光纤的连续变量量子信息处理的重要量子光源,其在光纤信道分发时会与信道相互作用发生解纠缠,影响量子信息处理的性能.本文利用部分转置正定判据分析了Einstein-Podolsky-Rosen纠缠态光场在单通道和双通道光纤信道分发方案中,其初始态的关联正交分量对称性、模式对称性、纯度和光纤信道额外噪声对传输距离、纠缠态光场的纠缠特性及鲁棒性的影响.在单通道和双通道方案中,光纤信道的额外噪声都会引起纠缠态光场的解纠缠,随着噪声的增大,传输距离迅速减小.要保持Einstein-Podolsky-Rosen纠缠态光场在光纤损耗信道中的纠缠鲁棒性,双通道方案比单通道方案对初始态的关联正交分量对称性和纯度方面的要求更为苛刻.而且单光纤噪声通道分发方案对模式对称性参数不敏感,模式对称性参数变化不会引起解纠缠,也不影响最大传输距离和纠缠鲁棒性特征;在双光纤噪声通道分发时,模式不对称参数降低会减小最大传输距离,并出现纠缠突然死亡.

一种化探异常评价方法——多变量场

用多变量场(Multivariate Field)评价化探异常,是在多维变量或主轴空间,利用超球面把具有相同或相似地球化学性质的样品点分别圈出来,从而达到对异常进行分类、评价的目的.本文就多变量场的原理与方法作了简介,并对其计算机算法作了说明.

相场法模拟应力时效过程中共格有序第二相的析出和粗化

采用双场耦合条件下的宏观相场法,实现了模拟外加应力下无序基体中共格有序第二相的析出和粗化。结果发现,在外加应力下,第二相颗粒将发生定向粗化,形成筏状组织,成筏的方向取决于外加应力的性质、点阵错配的正负以及两相的弹性模量差。沉淀体积分数越大,颗粒合并和反相畴界对沉淀形貌的影响越显著,导致许多颗粒呈现不规则形貌。颗粒的对齐有两种机制,一是链条外颗粒的溶解,一是颗粒的迁移。在粗化过程中,多颗粒体系首先通过前1种机制形成链条,然后通过第2种机制使链条进一步对齐。

连续变量光场退相干与非经典新光场的发现

对光场量子态实现有效控制是实现量子信息处理和量子照明的必要前提,然而量子控制常常由于退相干原因备受干扰,因此研究退相干规律具有现实意义。几百年来的物理学史已表明,不同的光场会反映光的不同性质,特别是非经典光场已经成为量子信息中重要的量子资源。文章提出用解若干量子通道密度矩阵主方程的方法在理论上分析光场量子态的退相干行为并试图发现新光场,即分析连续变量光场进入典型量子通道中的退相干行为及演化后的新光场密度矩阵的统计性质,研究其非经典特性,以便能在量子通信、量子照明和量子计算中加以应用。

花键毂内花键轴向增量挤压成形特征

轴向增量挤压成形工艺为重卡用花键毂长内花键的高效、高性能成形制造提供一条可行途径。为了进一步优化控制内花键轴向增量挤压成形工艺,采用数值方法分析了采用三段挤压冲头的轴向增量挤压成形特征。根据内花键齿形成形情况、材料流动、应力应变分布,可将成形齿形区分为切入区、校形区、退出区和完全成形区,这些区域内的材料位移、等效应力、等效应变在不同成形阶段分布特征类似,只是部分区域轴向长度在不同成形阶段有所不同。成形过程中塑性变形主要发生在切入区,材料主要流动方向是径向和轴向;从切入区到完全成形区,应变逐渐增加至基本保持不变。

静电场求解的三种方法研究

本文从实际静电问题出发,利用静电场基本特点以及静电场满足的微分表达式、几种不同类型边值条件下的边值关系,从中总结规律,提出比较简单的求解静电场问题的三种方法,即分离变量法、镜像法、格林函数法,分析三种方法求解静电场的基本原理、步骤和特点,使其学生更好地应用方法解决实际问题,并且通过研究可以使学生获得本领域内分析和处理一些基本静电问题的初步能力。

自适应有限元不同网格间力学结果传递方法及程序实现

对于依赖于加载历史的自适应有限元分析问题,不同网格间力学结果的传递过程起着重要作用。基于按距离加权平均的改进插值方法,研究分步加载时自适应有限元不同网格间力学结果的继承问题。为使传递结果合理并减小计算工作量,插值方法采取选择邻近数据点、考虑方向影响、适当提高结果场的光滑性并使其通过全部已知数据点等措施;针对开挖过程中结构介质不断改变、开挖工作面不断移动及不同开挖步引入的介质之间场变量不连续等特点,采取分区划分网格并插值方式,构造不同网格间应力及位移结果的传递过程。所述传递过程,能为自适应有限元模拟多步骤开挖及弹塑性增量荷载分析等各种分步加载计算问题的解决提供有利条件。最后,给出2个算例以验证传递过程的可靠性。按增量荷载初应力方法对厚壁筒弹塑性分析表明,其结果与理论解吻合;模拟多步开挖的工程实例计算结果亦展示出所述传递方法的有效性。

拟有限元法及其在板带热轧中的应用

以轧制方向单元节点速度Vx为未知量,采用Hill提出的稳态轧制过程中轧材宽度、厚度方向金属流动速度Vy,Vz与Vx的函数关系,从可压缩材料的变分原理出发来求解轧制变形区中的场变量及其积分量。由热轧轧制压力实测值及计算值的比较表明,其计算精度较高,便于实际应用。

考虑渗流作用时边坡稳定性分析方法比较与改进

考虑到地下水对边坡稳定的作用具有很强的工程意义,文中总结了目前工程中分析边坡稳定性常用的几种考虑渗流力方法,并对其假定条件做了归纳。在深入探讨地下水渗流对边坡稳定作用机理的基础上,提出渗流场-应力场耦合作用下基于场变量的有限元新方法。该方法可以进行渗流场-应力场的耦合分析,并利用场变量控制土体强度参数变化来实现参数的连续折减,整个分析过程一次完成,大大简化了计算工作量,其结果也比较合理。最后结合简单算例对以上几种计算方法作了对比分析,阐明了各方法的适用条件,供工程实践参考。