飞秒脉冲强激光加载下团簇(SiO_2)_n(n=6,14)损伤动力学过程研究

在超快强激光应用中,尤其是激光聚变研究,SiO2作为光学元件的主要成分,而光学元件是由无定型二氧化硅组成的,基于无定型二氧化硅结构的复杂性,在理论研究中常常用团簇结构代替无定型结构,而且光学元件在损伤过程中往往会产生各种各样的二氧化硅团簇。因此,基于含时密度泛函理论研究激光脉冲与团簇(SiO2)n(n=6,14)相互作用对二氧化硅玻璃的损伤动力学过程的研究具有很好的应用价值。研究表明,当脉冲激光作用在团簇时,Si—O键长被拉长,激光削弱了Si—O共价键强度,Si—O键逐渐断裂,最终导致整个团簇(SiO2)n结构坍塌而破坏;随激光强度增加,Si—O键首先被破坏的时间缩短;同时飞秒激光诱导电荷密度变化,与飞秒激光脉冲衰退的痕迹一致。

石英玻璃低能质子辐照损伤动力学研究

地面模拟研究了 JGS3光学石英玻璃在真空、热沉和能量低于200 keV的低能质子辐照下表面光学性能变化的基本规律,并建立了辐照损伤色心演化的动力学唯象模型。试验结果表明,大通量低能质子辐照对石英玻璃表层具有明显的表面损伤效应。随着辐照吸收剂量的增加,光密度变化先以线性规律迅速增加,加进一步增加时逐渐呈现饱和趋势;采用较高能量辐照作用后光密度变化出现饱和趋势的拐点提前,且饱和数值降低。根据对试验结果的分析,建立了低能质子辐照下石英玻璃色心演化的动力学模型,并给出了光密度变化的表达式。采用模型结果进行数学模拟,模拟曲线与试验结果曲线相似。因此所建立的动力学模型可以用来定量描述低能质子辐照下石英玻璃光学性能随辐照吸收剂量的变化规律。

强冲击下金属材料动态损伤与破坏的分子动力学模拟研究进展

强冲击下金属材料的动力学过程及其内在的机理分析一直是冲击物理的前沿,无论是在国家基础工程还是尖端武器研制中都具有重要的意义与价值。结合课题组的相关工作,综述了国内外冲击物理领域对金属材料在强冲击作用下动态损伤和破坏行为及其机理等问题的研究进展,重点讨论了金属材料内部及表界面微观结构对损伤破坏机制的影响,介绍了复杂加载条件下材料行为研究的机遇与挑战,并展望了下一步研究工作的重点。

具损伤粘弹性矩形板的非线性动力响应

讨论了具损伤粘弹性矩形板的非线性动力响应问题。基于Von Karman薄板理论、Boltzman叠加原理和连续损伤力学,建立了以中面位移表示的具损伤粘弹性薄板的非线性动力学方程。应用有限差分法对方程进行求解,并与相应的文献结果进行了比较。最后讨论了外载荷幅值和激励频率对无损和有损结构的影响。

纳秒激光诱导光学元件后表面损伤过程中的爆炸流场及喷溅行为

紫外光学元件损伤动力学的研究是关联物质微观结构演化与光学元件宏观性质变化的重要纽带。在光学元件后表面损伤坑形成的过程中,激光能量沉积导致材料爆炸形成高温高压物质突破表面,并伴随形成爆炸流场和喷溅射流。爆炸流场与初始起爆强度具有强关联性,对爆炸流场及喷溅行为进行研究,可以帮助分析损伤初期的材料状态变化和响应机制,是损伤动力学研究的必需环节。基于多种时间分辨成像技术,捕获了损伤发展前期的材料电离和气化响应演化行为,分析了材料损伤起爆后气化电离等过程的弛豫时间,并确定各个行为转化的关键时间节点,描述了损伤区域能量快速释放的物理过程。

高超声速飞行器机翼关键部件损伤特性分析

分析了高超声速飞行器机翼关键部件的损伤演化及飞行器飞行动态对损伤的影响。在建立了高超声速飞行器机翼关键部件损伤动力学模型、飞行器动力学模型以及对机翼关键部件载荷应力分析的基础之上,依次分析了飞行器飞行高度、速度、迎角以及控制舵面偏角等飞行器变量对机翼关键部件损伤动态特性的影响,以确定影响损伤的关键变量。仿真结果表明,相对于其他变量,飞行器迎角对机翼关键部件损伤的影响是最大的。基于此结果可得出当飞行器进行高超声速飞行时,从保证飞行安全与延长使用寿命的角度来看,应尽量限制飞行迎角大小。所得结论为实际工程中结构可靠性设计提供了有价值的参考。

特征值摄动法在利用动响应结构小损伤检测中的应用

目前在使用遗传算法或神经网络方法进行结构动力学损伤检测,需要基于少量的在线测量损伤结构数据和大量的数值仿真数据来实现,其中通过有限元方法来获得仿真数据的巨大计算量是动力学结构损伤检测方法发展中所面临的一个重要问题。本文在建模方面应用近年来提出的调整单元刚度模拟损伤的先进方法,以保证在损伤前后结构自由度数目不变;在此基础上应用特征值摄动法来减少损伤检测中计算量,并通过对复合材料层合板响应信号的小波分析验证了使用一阶矩阵摄动在有效降低计算量的同时,可以获得对损伤检测而言足够准确的响应信号。

一种直升机尾传动轴抗弹击损伤容限分析方法

为保障直升机被弹击后仍具备充足时间供直升机安全降落,亟需对弹击后传动轴进行损伤容限设计,确保其被击中后仍拥有足够的剩余疲劳寿命。本文提出了一种直升机尾传动轴抗弹击损伤容限分析方法,可有效预测弹击损伤后的疲劳裂纹扩展寿命。采用该方法对尾传动轴进行弹击动力学仿真分析;其次,发展一种非标准断裂韧度测试方法以获取尾传动轴的断裂韧度;给出一种非标准疲劳裂纹扩展试验方法以获得尾传动轴的疲劳裂纹扩展材料常数;通过建立尾传动轴弹击损伤三维裂纹扩展模型对疲劳裂纹扩展寿命进行预测;通过尾传动轴疲劳裂纹扩展试验对所提出方法的有效性进行验证。分析结果表明,在相同入射角条件下,切边入射导致的尾传动轴剩余疲劳性能普遍低于中部入射的;在相同的入射位置条件下,45°入射比0°入射导致的尾传动轴剩余疲劳性能低。

激光诱导透明陶瓷损伤研究进展

在激光诱导损伤的响应中,透明陶瓷既有与其他光学元件的相似性,也表现出损伤的特殊性因其具有晶界、微气孔等微结构缺陷。强激光对透明陶瓷诱导损伤的形貌、分析损伤的规律并揭示损伤的机理的工作被开展,这有利于完善激光陶瓷的制备工艺,对降低高能激光系统的运行成本和提高负载能力均具有现实意义。本文综述了透明陶瓷激光诱导损伤的探究方法、损伤的影响因素和提升损伤阈值的途径3方面内容,并结合其他类光学元件较为成熟的研究思路或典型的探究方法。探讨了激光诱导透明陶瓷损伤中的几个研究重点及解决对策,对于高损伤阈值透明陶瓷的研制以及在强激光系统中的合理应用具有重要的参考价值。

敦煌疗风虚瘦弱方对大鼠慢性心衰的治疗作用及其机制

目的:观察敦煌疗风虚瘦弱方(LXD)对慢性心衰大鼠的治疗作用及机制。方法:48只Wistar雄性大鼠随机分为6组(n=8):正常组、模型组、卡托普利组和LXD高、中、低剂量组。除正常组外,其余各组大鼠尾静脉注射阿霉素(2.5 mg/kg),每周1次,连续6周复制慢性心衰模型,末次注射阿霉素60 min后,卡托普利组灌胃卡托普利,LXD高、中、低剂量组分别以灌胃LXD水煎液80、40、20 g/kg(生药/体重),正常组和模型组灌胃等容量生理盐水,每天1次,连续6周,同时每周腹腔注射15 mg/kg异丙肾上腺素1次。记录各组大鼠的呼吸、皮毛颜色、活动、体重、力竭游泳时间、心率(HR)、平均动脉压(MAP)、左室收缩压(LVSP)、左室舒张末压(LVEDP)、左室内压最大上升速率(+dp/dtmax),左室内压最大下降速率(-dp/dtmax),检测血清白介素-6(IL-6)及肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平,评价抗氧化活性和心室质量指数,光镜下观察心肌组织形态变化。结果:与正常组比较,模型大鼠体重增长减慢,力竭游泳时间明显缩短,心脏功能减弱,出现细胞因子激活、自由基损伤、心肌酶释放增多,HE染色显示心肌组织形态出现损伤,心肌纤维断裂等。与模型组比较,各剂量LXD对模型大鼠有不同程度的治疗作用,给药第42天,LXD各剂量组体重明显增长;LXD高、中剂量组力竭游泳时间明显延长(P<0.05),MAP、血清IL-6、TNF-α、MDA、LVMI和RVMI显著降低(P<0.05,P<0.01),LVSP、+dp/dtmax及-dp/dtmax均显著升高(P<0.05,P<0.01),LXD高剂量组LVEDP显著降低(P<0.01),LXD中、低剂量组CK和AST显著降低(P<0.05,P<0.01);LXD各剂量组血清SOD升高。结论:敦煌疗风虚瘦弱方对阿霉素诱导的慢性心衰模型大鼠具有一定的治疗作用,作用机制与改善血流动力学,降低心肌组织损伤有关。

血卟啉单甲醚对DNA损伤的拉曼光谱研究

利用激光拉曼光谱技术研究了新型光敏剂血卟啉单甲醚对 DNA(脱氧核糖核酸 )分子的光动力学损伤。结果表明 :DNA分子由典型 B型构型变成了一种修饰过的 B′型。连接碱基对的氢键被部分打断 ,碱基堆叠也有所瓦解。碱基本身也遭到了破坏 ,有脱氨基现象发生。腺嘌呤和胞嘧啶对血卟啉单甲醚的光动力学损伤更敏感。