Elegant Ince-Gaussian beams in a quadratic-index medium

Elegant Ince-Gaussian beams, which are the exact solutions of the paraxial wave equation in a quadratic-index medium, are derived in elliptical coordinates. These kinds of beams are the alternative form of standard Ince-Gaussian beams and they display better symmetry between the ]nce-polynomials and the Gaussian function in mathematics. The transverse intensity distribution and the phase of the elegant Ince Gaussian beams are discussed.

复杂载荷变刚度静不定梁通用力学模型及变形方程

对复杂载荷下变刚度静不定梁建立了一种通用力学模型 ,得出梁任一截面的弯矩方程。通过对弯矩方程的积分和积分后方程的递推 ,推导出梁任意截面的转角和挠度变形的一般方程 ,并给出工程计算实例。该方程易于采用计算机处理 。

梯度折射率介质对复变量sinh-Gaussian光束传输的影响

为了研究梯度折射率介质对复变量双曲正弦高斯光束的传输影响,利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法推导出了复变量双曲正弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输场,运用空间二阶矩的定义解出了光斑尺寸及其变化率的表达式,并进行了数值模拟分析。结果表明,光斑尺寸及其变化率随传输距离的增加呈周期性变化,周期由折射率系数决定;随光束参量的改变,光斑位置不变,周期性不变,但是光斑尺寸的振荡幅度要发生改变;通过调整这些参量,可以改变光斑尺寸及其位置。此项研究对大功率半导体激光器等方面的开发应用有帮助。

EchSGB远距离照明条件下的焦开关

推导了复变量双曲余弦平方-高斯光束(EchSGB)被无光阑透镜聚焦后的轴上光强分布公式,在此基础上通过数值计算和分析发现,EchSGB只有在远距离照明条件下才存在焦开关现象。焦点跃变位置随光束参数和对应高斯光束的菲涅尔数不同而变化,得到了EchSGB在平顶情形下产生焦开关的相对入射距离为11.13,表明在远距离照明和无光阑透镜精密调焦时,对于EchSGB要考虑焦开关现象的影响。

强非局域介质中复宗量厄米-高斯型空间光孤子

不同阶数复宗量厄米-高斯光束具有不同的光强和相位分布,当阶数增大时,涡旋奇点个数增加,其个数与阶数相等,同时光束束宽和椭圆率也随之增大。利用分步傅里叶法数值模拟了复宗量厄米-高斯光束在强非局域介质中的传输,发现初始功率不等于临界功率时,可得到振荡传输的呼吸子;若光束的初始功率等于临界功率,可得到稳定的孤子。进一步研究表明,孤子光强的旋转方向取决于参量ξ中虚部前面的符号;不同阶数孤子的临界功率相同,轨道角动量却随着阶数的增加而增大;在添加噪声后,复宗量厄米-高斯型孤子依然能稳定传输。

梯度折射率介质对复变量双曲余弦高斯光束传输的影响

为了研究梯度折射率介质对复变量双曲余弦高斯光束传输的影响,推导出光束在介质中的传输场,运用空间二阶矩的定义解出了光斑尺寸及其变化率的表达式,并利用此表达式分别对光斑尺寸及其变化率作了数字模拟分析。研究表明:介质的折射率梯度变化不改变光束的形状,但是对光强的峰值和光斑尺寸有影响,并且发现随传输距离的增加光斑尺寸及其变化率出现周期性的振荡,而振荡幅度由光束参数决定。

轴向运动变截面黏弹性梁的振动与稳定性分析

由D'Alembert原理,建立了轴向运动黏弹性变截面梁的运动微分方程,给出了一种重心有理插值DQ法的数值求解方法。对于简支黏弹性变截面梁,用该方法得到了特征方程,获得了变截面梁前两阶无量纲复频率与无量纲轴向运动速度的变化关系。分析了梯形截面梁和抛物形截面梁随轴向运动速度变化的失稳形式,并与等截面梁进行了比较,同时分析了变截面梁的高度比和黏弹性系数对梁动力稳定性的影响。

束晕-混沌的复杂性理论与控制方法及其应用前景

本文系统论述涉及强流加速器等强流离子束装置中产生的束晕 混沌的复杂性理论与控制方法及其应用前景。强流离子束在核材料生产与增殖、洁净核能、放射性废物嬗变、放射性药物生产、重离子聚变、高能物理、核科学与工程、国防与民用工业和医疗等许多方面都有极其重要的应用潜力和诱人的发展前景。尤其是,近年来强流加速器驱动的放射性洁净核能系统是国内外关注的热门课题,因为它比常规核电更安全、更干净、更便宜。但是,强流离子束形成的束晕 混沌的复杂性现象已引起了国内外广泛关注,需要加以抑制、控制和消除这类现象,解决这一难题已经成为强流离子束应用中的关键问题之一。目前不仅必须深入研究这类束晕 混沌的复杂特性及其产生的物理机制,而且需要研究如何实现对束晕 混沌的有效控制,并寻求和发展其新理论、新方法和新技术。这就向强流离子束物理和非线性-复杂性科学及其技术提出了一系列极富挑战性的新课题。本文结合国内外的研究概况,根据我们多年来的研究成果,特别是我们首创性地提出了一些束晕 混沌的有效控制方法,它们包括:非线性反馈控制 法,小波反馈控制法,变结构控制法,延迟反馈控制法,参数自适应控制法等,进行重点的介绍。

基于复变量求导及Levenberg-Marquardt法对梁的损伤识别研究

文中结合复变量求导方法,利用Levenberg-Marquardt算法,构建了一种损伤识别模式,并以此实现对简支梁结构的损伤识别。该模式以单元弹性模量的减少模拟损伤,采用有限元方法获得结构的振动加速度响应,构造用振动响应与计算响应差值的最小二乘函数作为目标函数的识别依据。在识别过程中,采用Levenberg-Marquardt算法进行弹性模量的迭代计算,引用复变量求导法解决在识别过程中灵敏度计算困难的问题,并通过极小化目标函数求得损伤的弹性模量。分析了不同工况中有无噪声条件下梁的损伤识别效果。数值算例表明,该方法具有一定的鲁棒性。

求解变截面梁变形的快速解析法

对于有复杂载荷的变刚度梁,常用的方法无法求得解析解。该文提出了一种快速求解变截面梁变形解析解的连续分段独立一体化积分法。该法首先将梁进行连续分段,建立一种复杂载荷下变刚度梁求解的通用力学模型,从该模型推导出任一截面的具有四阶导数的挠曲线微分方程。然后独立积分四次,得到挠度的通解。再根据边界条件和连续性条件确定积分常数。在连续曲线形变截面梁模型建立和求解推导过程中,不需进行载荷和梁结构的简化,直接用符号运算软件编制对梁变形求解解析解的程序,实现了对复杂载荷变刚度梁解析解的计算机求解。该文采用连续分段独立一体化积分法求得了阶梯形变截面梁、等高变宽变截面梁和等宽变高变截面梁等三个工程实例的解析解。工程实例表明,该方法建立数学模型简单,计算编程程式化,可以快速求得解析解。