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氚老化对LaNi4.9Al0.1的动力学性能的影响

第18卷第3期原子与分子物理学报Vol.18,(.3 )**1年+月,-./0102345/6738693:.,6/;:370,4765<-=1.,12>l.,)**1

文章编号:1***?*3@A()**1)*3?*)81?*A

氚老化对7B/C

A.D

6l*.1的动力学性能的影响*

熊义富,罗德礼,李嵘

(中国工程物理研究院,绵阳@)1D*+)

摘要:测定了不同材龄的7B/C

A.D

6l*.1氘化与去氘化动力学参数,评价了氚老化对7B/C A.D6l*.1动力学性能的影响。研究结果表明,氚老化不改变合金的氘化与去氘化的反应级数;反应速率随老化时间的增加而降低;活化

能随老化时间的增加而增加。

关键词:7B/C

A.D

6l*.1;老化;动力学

中图分类号:3E@1.A文献标识码:6

近年来,用金属间化合物(7B/C

E F G

6l G、HI,o等)作为氘(氚)的贮存或泵输介质,已广泛用于科研和

工业生产装置上,但作为含氚部件,经过较长时间贮存后,由于氚衰变产生3-J引起氚老化效应,会改变贮氚材料结构和热力学性能。文献提供的结果表

明:氚时效会大大改变7B/C

E F G

6l G系材料的贮氚性能[1,)],老化使α-β坪台区变窄,甚至到一定时间使坪台区消失。萨凡纳河实验室 2.5.KJILJI等

人[3M E]对7B/C

E F G

6l G系材料氚化物的老化效应的研究成果表明:氚老化效应产生的真正原因是晶格中滞留的氚衰变成3-J,由于惰性不溶的3-J原子太大,这会推动处于周围位置上的原子离开原来的平衡位置,从而导致晶格参数的改变,使晶格发生肿胀(NOJllCPQ)[@M8],以上涉及的文献基本上是氚老化对热力学性能的影响,但氚老化对材料动力学性能的影响,国内外尚无详细的资料可查,弥补以上的空白是本文的主要研究目的。

1实验部分

1.1实验装置

实验装置如图1所示,系统由真空泵、真空表、压力传感器、压力表、高压阀门、铀床、标准体积计量罐及不锈钢管道组成。压力传感器指示压力变化;

低温水浴加热器指示和控制温度变化;数据采集系统实时采集氘化与去氘化动力学数据。

1.)老化样品制备

实验所用7B/C

A.D

6l*.1合金是从北京有色金属研究总院批量购买并用R射线复检合格,反应器装料量:E.*S*.1Q;反应器在真空条件下,加热至@)3T M@+3T,维持)U后,冷却到室温。充入过量的纯氘(纯度V DD.DDW)使其充分吸收,放掉未被吸收的氘气,再加热抽真空,这样反复E M+次活化后,反应器吸氘氚分别为*.1@Q和*.*8Q,静态贮存一定时间后,进行老化样品的动力学性能的测试。

1.3动力学模型

金属氘化物按下式反应生成:

:(s)+x/);)?:;x±ΔH(1)ΔH为反应热,一般情况下反应(1)为可逆反应,记

正、逆反应速率常数分别为K

+

和K

-

,假设正、逆反应的反应级数分别为a和b。根据速率方程可得:v+=K+P a())

v-=K-c b(3)式中:P为氘压;

c为氘化物中氘的浓度(记为-X:)。

则形成:;的净反应速率为:

Y c/Y t=v+-v-(A)

*收稿日期:)**1?*1?1E

基金项目:中国工程物理研究院基金资助项目()****EE@)

作者简介:熊义富(1D+*F),男,四川达县,助理研究员,硕士研究生,主要从事氚工艺。

表1不同材龄的LaNi

4.9

Al0.1合金吸放氘90%与反应时间的关系

反应过程

LaNi4.9Al0.1

0days480days1120days

氘化7.5s17.5s25.5s

去氘化21.0s23.5s39.5s

图2给出了不同材龄的LaNi

4.9

Al0.1合金在330 K的氘化与去氘化动力学数据,根据氘化与去氘化速率方程(9)和(10),于对氘化与去氘化过程,分别取a=2,b=1和a=0.5,b=1来拟合实验数据,结果表明,曲线的线性比较好,曲线的斜率随老化时间的增加而降低,即反应速率常数降低,曲线的线性关系不随材龄的变化而变化,表明,氚老化不改变氘化与去氘化过程的反应级数。不同材龄的LaNi

4.9

Al0.1合金在333K、353K、373K三个温度点进行吸放氘的动力学实验。根据阿累尼乌斯公式:

K=A e-E/RT(

11

与材龄的关系

反应过程

LaNi4.9Al0.1

0days480days1120days

氘化23.7kJ/mol27.2kJ/mol31.5kJ/mol

去氘化34.5kJ/mol38.3kJ/mol42.5kJ/mol

3结论

根据以上实验结果,得出以下结论:

(1)LaNi

4.9

Al0.1合金的氘化与去氘化速率随老

化时间的增加而降低,活化能E随老化时间的增加

而增加;

(2)老化效应不改变氘化与去氘化过程的反应

级数,LaNi

4.9

Al0.1合金的氘化反应级数a和b分别

为2和1;去氘化反应级数a和b分别为0.5和1。

致谢:本实验得到了陈虎翅、刘中、黄志勇等的

大力支持和帮助,在此一并感谢!

382

第18卷第3期熊义富等:氚老化对LaNi

4.9

Al0.1的动力学性能的影响

参考文献

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5

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5-x

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Influence of tritium aging on kinetics feature of LaNi4.9Al0.1

XIONG Yi-fu,LUO De-Li,LI Rong

(China Academy of engineering and Physics,P.O.Boz919-71Sichuan Mianyang,621900)

Abstract:Kinetics parameters were measured at different aging time on LaNi4.9Al0.1alloy.The influence of tritium aging on kinetics feacture of LaNi4.9Al0.1alloy was assessed.The results show that tritium aging doesn’t chang deuterating-dedeuterating reaction order.Reaction rate decreases with aging time.Activation energy(E)increases with aging time.

Keywords:LaNi4.9Al0.1alloy;Aging;Kinetics

482原子与分子物理学报2001年

第一章 非线性动力学分析方法

第一章非线性动力学分析方法(6学时) 一、教学目标 1、理解动力系统、相空间、稳定性的概念; 2、掌握线性稳定性的分析方法; 3、掌握奇点的分类及判别条件; 4、理解结构稳定性及分支现象; 5、能分析简单动力系统的奇点类型及分支现象。 二、教学重点 1、线性稳定性的分析方法; 2、奇点的判别。 三、教学难点 线性稳定性的分析方法 四、教学方法 讲授并适当运用课件辅助教学 五、教学建议 学习本章内容之前,学生要复习常微分方程的内容。 六、教学过程

本章只介绍一些非常初步的动力学分析方法,但这些方法在应用上是十分有效的。 1.1相空间和稳定性 一、动力系统 在物理学中,首先根据我们面对要解决的问题划定系统,即系统由哪些要素组成。再根据研究对象和研究目的,按一定原则从众多的要素中选出最本质要素作为状态变量。然后再根据一些原理或定律建立控制这些状态变量的微分方程,这些微分方程构成的方程组通常称为动力系统。研究这些微分方程的解及其稳定性以及其他性质的学问称为动力学。 假定一个系统由n 个状态变量1x ,2x ,…n x 来描述。有时,每个状态变量不但是时间t 的函数而且也是空间位置r 的函数。如果状态变量与时空变量都有关,那么控制它们变化的方程组称为偏微分方程组。这里假定状态变量只与时间t 有关,即X i =X i (t),则控制它们的方程组为常微分方程组。 ),,,(2111 n X X X f dt dX ???=λ ),,,(2122 n X X X f dt dX ???=λ (1.1.1) … ),,,(21n n n X X X f dt dX ???=λ 其中λ代表某一控制参数。对于较复杂的问题来说,i f (i =l ,2,…n)一般是{}i X 的非线性函数,这时方程(1.1.1)就称为非线性动力系统。由于{}i f 不明显地依赖时间t ,故称方程组(1.1.1)为自治动力系统。若{}i f 明显地依赖时间t ,则称方程组(1.1.1)为非自治动力系统。非自治动力系统可化为自治动力系统。 对于非自治动力系统,总可以化成自治动力系统。 例如:)cos(t A x x ω=+

非线性动力学和混沌理论

非线性动力学和混沌理论 非线性动力学 随着科学技术的发展,非线性问题出现在许多学科之中,传统的线性化方法已不能满足解决非线性问题的要求,非线性动力学也就由此产生。 非线性动力学联系到许多学科,如力学、数学、物理学、化学,甚至某些社会科学等。非线性动力学的三个主要方面:分叉、混沌和孤立子。事实上,这不是三个孤立的方面。混沌是一种分叉过程,孤立子有时也可以和同宿轨或异宿轨相联系,同宿轨和异宿轨是分叉研究中的两种主要对象。 经过多年的发展,非线性动力学已发展出了许多分支。如分叉、混沌、孤立子和符号动力学等。然而,不同的分支之间又不是完全孤立的。非线性动力学问题的解析解是很难求出的。因此,直接分析非线性动力学问题解的行为(尤其是长时期行为)成为研究非线性动力学问题的一种必然手段。 混沌理论是谁提出的? 混沌理论,是系统从有序突然变为无序状态的一种演化理论,是对确定性系统中出现的内在“随机过程”形成的途径、机制的研讨。 美国数学家约克与他的研究生李天岩在1975年的论文“周期3则乱七八糟(Chaos)”中首先引入了“混沌”这个名称。 美国气象学家洛伦茨在2O世纪 6O年代初研究天气预报中大气流动问题时,揭示出混沌现象具有不可预言性和对初始条件的极端敏感依赖性这两个基本特点,同时他还发现表面上看起来杂乱无章的混沌,仍然有某种条理性。 1971年法国科学家罗尔和托根斯从数学观点提出纳维-斯托克司方程出现湍流解的机制,揭示了准周期进入湍流的道路,首次揭示了相空间中存在奇异吸引子,这是现代科学最有力的发现之一。 1976年美国生物学家梅在对季节性繁殖的昆虫的年虫口的模拟研究中首次揭示了通过倍周期分岔达到混沌这一途径。 1978年,美国物理学家费根鲍姆重新对梅的虫口模型进行计算机数值实验时,发现了称之为费根鲍姆常数的两个常数。这就引起了数学物理界的广泛关注。 与此同时,曼德尔布罗特用分形几何来描述一大类复杂无规则的几何对象,使奇异吸引子具有分数维,推进了混沌理论的研究。20世纪70年代后期科学家们在许多确定性系统中发现混沌现象。作为一门学科的混沌学目前正处在研讨之中,未形成一个完整的成熟理论。混沌的理论 要弄明白不可预言性如何可以与确定论相调和,可以来看看一个比整个宇宙次要得多的系统——水龙头滴下的水滴。这是一个确定性系统,原则上流入水龙头中的水的流量是平稳、均匀的,水流出时发生的情况完全由流体运动定律规定。但一个简单而有效的实验证明,这一显然确定性的系统可以产生不可预言的行为。这使我们产生某种数学的“横向思维”,它向我们解释了为什么此种怪事是可能的。 假如你很小心地打开水龙头,等上几秒钟,待流速稳定下来,通常会产生一系列规则的水滴,这些水滴以规则的节律、相同的时间间隔落下。很难找到比这更可预言的东西了。但假如你缓缓打开水龙头,使水流量增大,并调节水龙头,使一连串水滴以很不规则的方式滴落,这种滴落方式似乎是随机的。只要做几次实验就会成功。实验时均匀地转动水龙头,别把龙头开大到让水成了不间断的水流,你需要的是中速滴流。如果你调节得合适,就可以在好多分钟内听不出任何明显的模式出现。 1978年,加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的一群年青的研究生组成了一个研究动力学系统的小组。他们开始考虑水滴系统的时候,就认识到它并不像表现出来的那样毫无规则。他们用话筒记录水滴的声音,分析每一滴水与下一滴水之间的间隔序列。他们所发现的是短期的可预言性。要是我告诉你3个相继水滴的滴落时刻,你会预言下一滴水何时落下。例如,假如水滴之间最近3个间隔是0.63秒、1.17秒和0.44秒,则你可以肯定下一滴水将在0.82秒后落下这些数只是为了便于说明问题。事实上,如果你精确地知道头3滴水的滴落时刻,你就可以预言系统的全部未来。 那么,拉普拉斯为什么错了? 问题在于,我们永远不能精确地测量系统的初始状态。我们在任何物理系统中所作出的最精确的测量,对大约10位或12位小数来说是正确的。 但拉普拉斯的陈述只有在我们使测量达到无限精度即无限多位小数,当然那是办不到的时才正确。 在拉普拉斯时代,人们就已知道这一测量误差问题,但一般认为,只要作出初始测量,比如小数点后10位,所有相继的预言也将精确到小数点后10位。误差既不消失,也不放大。 不幸的是,误差确实放大,这使我们不能把一系列短期预言串在一起,得到一个长期有效的预言。例如,假设我知道精确到小数点后10位的头3滴水的滴落时刻,那么我可以精确到小数点后9位预言下一滴的滴落时刻,再下一滴精确到8位,以此类推。 误差在每一步将近放大10倍,于是我对进一步的小数位丧失信心。所以,向未来走10步,我对下一滴水的滴落时刻就一无所知

非线性动力学数据分析

时间序列分析读书报告与数据分析 刘愉 200921210001 时间序列分析是利用观测数据建模,揭示系统规律,预测系统演化的方法。根据系统是否线性,时间序列分析的方法可分为线性时间序列分析和非线性时间序列分析。 一、 时间序列分析涉及的基本概念 1、 测量 对于一个动力系统,我们可以用方程表示其对应的模型,如有限差分方程、微分方程等。如果用t X 或)(t X 表示所关心系统变量的列向量,则系统的变化规律可表示成 )(1t t X f X =+或)(X F dt dX = 其中X 可以是单变量,也可以是向量,F 是函数向量。通过这类方程,我们可以研究系统的演化,如固定点、周期、混沌等。 在实际研究中,很多时候并不确定研究对象数据何种模型,我们得到的是某类模型(用t X 或)(t X 表示)的若干观测值(用t D 或)(t D 表示),构成观测的某个时间序列,我们要做的是根据一系列观测的数据,探索系统的演化规律,预测未来时间的数据或系统状态。 2、 噪声 测量值和系统真实值之间不可避免的存在一些误差,称为测量误差。其来源主要有三个方面:系统偏差(测量过程中的偏差,如指标定义是否准确反映了关心的变量)、测量误差(测量过程中数据的随机波动)和动态噪音(外界的干扰等)。 高斯白噪声是一类非常常见且经典的噪声。所谓白噪声是指任意时刻的噪声水平完全独立于其他时刻噪声。高斯白噪声即分布服从高斯分布的白噪声。这类噪声实际体现了观测数据在理论值(或真实值)周围的随机游走,它可以被如下概率分布刻画: dx M x dx x p 2222)(exp 21 )(σπσ--= (1) 其中M 和σ均为常数,分别代表均值和标准差。 3、 均值和标准差 最简单常用的描述时间序列的方法是用均值和标准差表示序列的整体水平和波动情况。 (1)均值 如果M 是系统真实的平均水平,我们用观测的时间序列估计M 的真实水平方法是:认为N 个采样值的水平是系统水平的真实反映,那么最能代表这些观测值(离所有观测值最近)的est M 即可作为M 的估计。于是定义t D 与est M 的偏离为2 )(est t M D -,所以,使下面E 最小的M 的估计值即为所求: 21)(∑=-=N t est t M D E (2)

分数阶非线性系统动力学特性及其图像处理应用研究

分数阶非线性系统动力学特性及其图像处理应用研究 非线性动力学在自然学科、社会学科、工程技术等诸多领域有着广泛的应用。而将非线性动力学理论引入图像处理领域,是非线性动力学理论应用的新思路,也是图像处理的新手段。 本文以分数阶非线性动力学和同步控制为理论基础,研究分析了新的非线性动力学特性,探索其与图像处理领域的契合点,在此基础上构建基于非线性动力学特性的图像处理模型。新模型的构建拓宽了非线性理论的应用领域,可为人脑感知系统的内部机制提供新的解释和预测,在图像处理领域和神经动力学方面都具有较好的理论意义和应用前景。 本文的主要工作及创新点包括以下几个方面:(1)基于分数阶蔡氏系统和变形蔡氏系统,构建了复分数阶(时滞)蔡氏系统和分数阶复变形蔡氏系统,利用相图、分岔图、最大Lyapunov指数等定性和定量的手段对两类复系统的动力学行为进行了分析讨论。首先将分数阶微积分定义扩展到复数阶,得到复数阶微积分定义的计算方法,并将其用于复分数阶(时滞)蔡氏系统的仿真。 对于分数阶复变形蔡氏电路系统的研究是将复系统转化为6变量的实系统实现的。在对两类系统的动力学行为分析中,通过改变系统阶次,观察到不同周期窗口、分岔、单涡卷等丰富的动力学行为。 最后讨论了两类复系统动力学行为的异同点及分数阶系统的动力学行为与构建图像处理模型之间的关系。(2)基于分数阶系统稳定性分析理论,研究了分数阶Relaxation振子对于不同外部刺激的稳定域和振荡域,结合相图、分岔图分析得到其产生的振荡为节律振荡;利用节律振荡特性构建图像增强模型,并用实验验证了新模型在图像增强方面的有效性。

首先利用分数阶稳定性理论分析分数阶Relaxation振子在不同外部刺激时其平衡点的稳定性,进而分析其对应的相图、分岔图,确定使分数阶Relaxation 振子产生节律振荡的外部刺激的范围。根据不同外部刺激使系统产生节律振荡的特性,构建了类Gamma曲线(QGC)。 将QGC和其相近模型进行比较,量化指标和直观效果均验证了我们所提模型在图像增强方面有较好的性能。另外,此模型模拟的增强机制也可能是人类视觉系统实现自动适应外界光线条件的机制。 (3)基于分数阶混沌系统的主动控制方法和分时同步策略,实现了单个分数 阶系统与多个分数阶复杂子网络的分时相同步。利用该方案构建了含中枢单元的两层图像目标选择模型,并用实验验证了该模型的可行性。 引入分数阶主动控制策略和分时同步思想,通过线性关系将子网络转化为混合系统,实现了单个混沌系统与子网络(混合系统)间的分时相同步。然后利用该方案构建包括中枢单元和分割单元两层的目标选择模型。 分割层是由相互耦合的分数阶神经元组成,通过相同步实现不同目标物的分割。中枢单元由一个振子构成,通过分时主动控制策略在不同时段与代表不同目标物的混合系统达到相同步,实现目标的选择与转移。 另外,此模型也是对人类视觉系统中目标物选择和转移机制一个很好的解释。 (4)基于分数阶系统的稳定性理论,实现了1+N分数阶复变量节点的复杂网络不 同系数的函数投影同步方案。 将此函数投影同步方案用于构建图像分形特征的识别模型,仿真结果验证了该模型的可行性。首先,构建了1+N节点(复混沌系统)驱动响应复杂网络模型。 根据分数阶系统稳定性理论,设计合理的控制器,实现了分数阶1+N节点复

张力减径机的动力学和运动学的分析详细版

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和动力学原理。 1.张力减径机的运动学特征 1.1.运动学特征 在张力减径的过程中,要求各个机架的延伸系数和轧辊圆周协调一致,同时决定连轧机工作的基本条件要求通过每个机架的金属的秒流量相等。 在所有的机架都充满金属而C不等于0的情况下,对于每对轧辊在任意瞬间都遵守秒流量、相等的原则,这种相等可通过轧辊和金属之间的滑移达到。因此当C不等于0时,减径机任何一个机架中的变形条件发生变化,都会影响其余机架中的变形条件,但由于连轧过程本身存在着相适应,自相调整的过程,因此即使在这种相互作用的复杂关系中减径过程仍然能够在任一瞬间保持秒流量相等。但是当差别较大时,必然会造成严重的拉钢和推钢,轻者不能获得

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第一章 非线性动力学分析方法

第一章非线性动力学分析方法(6学时) 一、教学目标 1、理解动力系统、相空间、稳定性得概念; 2、掌握线性稳定性得分析方法; ?3、掌握奇点得分类及判别条件; ?4、理解结构稳定性及分支现象; 5、能分析简单动力系统得奇点类型及分支现象. 二、教学重点 1、线性稳定性得分析方法; ?2、奇点得判别。 三、教学难点 ?线性稳定性得分析方法 四、教学方法 讲授并适当运用课件辅助教学 五、教学建议 ?学习本章内容之前,学生要复习常微分方程得内容。 六、教学过程 本章只介绍一些非常初步得动力学分析方法,但这些方法在应用上就是十分有效得。 1、1相空间与稳定性 ?一、动力系统 在物理学中,首先根据我们面对要解决得问题划定系统,即系统由哪些要素组成。再根据研究对象与研究目得,按一定原则从众多得要素中选出最本质要素作为状态变量。然后再根据一些原理或定律建立控制这些状态变量得微分方程,这些微分方程构成得方程组通常称为动力系统。研究这些微分方程得解及其稳定性以及其她性质得学问称为动力学. 假定一个系统由n个状态变量,,…来描述。有时,每个状态变量不但就是时间t得函数而且也就是空间位置得函数。如果状态变量与时空变量都有关,那么控制它们变化得方

程组称为偏微分方程组.这里假定状态变量只与时间t有关,即X =X i(t),则控制它们 i 得方程组为常微分方程组。 ?????(1。1.1) … 其中代表某一控制参数.对于较复杂得问题来说,(i=l,2,…n)一般就是得非线性函数,这时方程(1.1.1)就称为非线性动力系统。由于不明显地依赖时间t,故称方程组(1。1.1)为自治动力系统。若明显地依赖时间t,则称方程组(1、1、1)为非自治动力系统.非自治动力系统可化为自治动力系统. 对于非自治动力系统,总可以化成自治动力系统。 例如: 令,,上式化为 上式则就是一个三维自治动力系统。 又如: 令,则化为 它就就是三微自治动力系统、 对于常微分方程来说,只要给定初始条件方程就能求解。对于偏微分方程,不但要给定初始条件而且还要给定边界条件方程才能求解。 能严格求出解析解得非线性微分方程组就是极少得,大多数只能求数值解或近似解析解。 二、相空间 ,X2,…Xn)描述得系统,可以用这n个状态变量为坐标轴支由n个状态变量=(X 1 起一个n维空间,这个n维空间就称为系统得相空间。在t时刻,每个状态变量都有一个确定得值,这些值决定了相空间得一个点,这个点称为系统状态得代表点(相点),即它代表了系统t时刻得状态。随着时间得流逝,代表点在相空间划出一条曲线,这样曲线称为相轨道或轨线.它代表了系统状态得演化过程。 三、稳定性 把方程组(1。1.1)简写如下

光纤氘气处理后衰减复涨情况研究

龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/e011819535.html, 光纤氘气处理后衰减复涨情况研究 作者:尚振峰刘凯 来源:《智富时代》2018年第12期 【摘要】本文介绍了光纤氢损耗产生的原理;氘气处理消除氢敏感性的理论;氘后附加 衰减的产生原因;实验研究生产过程中如何降低这部分衰减增长带来的影响。 【关键词】低水峰单模光纤;氢老化;光纤氘处理 一、前言 随着今年国内国际信息产业的飞速发展,数据传输量的爆炸式增长。各大信息运营商对数据传输量和传输速率需求夜不断提高,作为数据传输的主要载体之一的光纤其市场亦呈现出历年少有的极大繁荣。 低水峰单模光纤其在水峰附近的衰减水平很大程度影响着光纤的有效工作效率。在这个过程中光纤的氢老化效应对光纤长时间传输稳定性起着决定性的作用,光纤因氢老化效应导致的衰减增加严重影响着光纤的工作。为了消除这部分影响,目前光纤制造商主要使用氘气对光纤进行置换来消除氢老化效应。 然而随着光纤预制棒技术的愈发多样,以及光纤生产过程中拉丝速度的不断提升,光纤内部结构和缺陷有所变化,光纤在经过氘处理后其损耗存在着短期内衰减呈可逆性增加的情况。 本文主要介绍我们研究的光纤氘后衰减变化的情况。 二、造成光纤氢老化的原因 氢分子进入光纤芯层后,吸收了光能产生振动,导致光纤损耗增加,而吸收峰主要集中在1383nm、1530nm等波长上,其中水峰1383nm处的吸收峰为不可逆过程,会导致水峰的增加严重影响光纤的传输效率。 三、对光纤进行氘处理消除氢老化 根据J.Stone的研究,根据以下反应式: 2Si-OH+D2 ?圹 2Si-OD+H2 使用O-D键取代O-H键,OH的基波在2.73um,一次谐波在1.38um;OD键的基波在 3.75um,一次谐波在1.90um,二次谐波在1.26um。能够保障都在传输波段范围之外(1265-1625nm)。

运动学、动力学知识要点

《直线运动》知识要点 一、基本概念:时间、位移、速度、加速度 位移x ?——路程l 速度v ——平均速度与瞬时速度,速度与速率 加速度a ——t v a ??=??,物理意义 二、基本模型 质点 匀速直线运动 匀变速直线运动(自由落体运动、竖直抛体运动) 三、基本规律(模型草图) 1.匀速直线运动:vt x = 2.匀变速直线运动: at v v ±=0,202 1at t v x ±=,ax v v 2202±=-,220 t v v v v =+=,2aT x =? 3.t v -图象、t x -图象(点、线、面积、斜率、截距) 四、基本方法(过程草图) 比例法——相等时间、相等位移 逆向运动法——末速度为零的匀减速运动,其它 对称法——往返运动(竖直上抛运动) 平均速度法 逐差法 图象法 五、基本实验 打点计时器 纸带法测物体运动的时间、位移、速度(平均速度法)、加速度(图象法、逐差法) 六、难点题型 1.刹车问题——刹车时间 2.追击、相遇问题(草图、图象) (1)相遇问题——同一时刻、同一地点 (2)追击问题——关键:速度相等; 分析:速度相等前后; 结果:相距最近、最远,或能否追上。 *3.相对运动:相对参考系绝对v v v ???+= 七、易错点汇集 1.纸带处理:2naT x x m n m =-+,21234569)()(T x x x x x x a ++-++= 2.矢量性:减速运动或往返运动中,加速度为负值(一般规定出速度方向为正方向) 3.图象问题:用图象解决追击相遇问题 4.答题技巧:抓关键词,统一单位,字母区别 画过程草图,灵活选取公式——平均速度法

单摆非线性动力学

单摆的非线性动力学分析 亚兵 (交通大学车辆工程专业,,730070) 摘要:研究单摆的运动,从是否有无阻尼和驱动力方面来分析它们对单摆运动的影响。对于小角度单摆的运动,从单摆的动力学方程入手,借助雅普诺夫一次近似理论,推导出单摆的运动稳定性情况。再借助绘图工具matlab,对小角度和大角度单摆的运动进行仿真,通过改变参数,如阻尼大小、驱动力大小等绘出单摆运动的不同相图,对相图进行分析比较,从验证单摆运动的稳定性情况。关键词:单摆;振动;阻尼;驱动力 Abstract:The vibration of simple pendulum is studied by analyzing whether or not damp and drive force its influence of the simple pendulum. For small angle pendulum motion, pendulum dynamic equation from the start, with an approximate Lyapunov theory of stability of motion is derived pendulum situation. Drawing tools with help from matlab, small angle and wide-angle pendulum motion simulation, by changing the parameters, such as damping size, drive size draw simple pendulum of different phase diagram, analysis and comparison of the phase diagram, from the verification the stability of the situation pendulum movement. Key words: simple pendulum; vibration; damp; drive force 1 引言 单摆是一种理想的物理模型[1],单摆作简谐振动(摆角小于5°)时其运动微分方程为线性方程,可以求出其解析解,而当单摆做大幅度摆角运动时,其运动微分方程为非线性方程,我们很难用解析的方法讨论其运动,这个时候可以用MATLAB软件对单摆的运动进行数值求解,并可以模拟不同情况下单摆的运动。 θ=时, 随着摆角的减小,摆球的运动速率将越来越大,而加速度将单调下降,至0 加速度取极小值。本文从动力学的角度详细考察了这一过程中摆球的非线性运,得出了在运动过程中.,t θθθ --的关系。

橡胶老化原因分析以及防老化方法简介

橡胶制品老化的原因以及如何防止橡胶制品的老化方法有哪些? 在1885年人们就发现受到拉伸的橡胶在老化过程中发生龟裂,当时人们曾认为是由于阳光的照射所致,但后来发现未经阳光照射的橡胶制品上,同样也有龟裂产生。后来经过分析发现,不受阳光的照射的橡胶拉伸所产生的龟裂,是由于大气中存在的臭氧所致。 在距离地面20-30km的高空,氧气分子在阳光照射下会产生牛气分子形成一层臭氧层。尽管地表的臭氧浓度较低,但引起的橡胶才华现象也不容忽视,越来越受众的重视。 橡胶的臭氧老化与其他因素所产生的老化有所不同,主要有如下表现。 (1)橡胶的臭氧老化是一种表面反应,未受应力的橡胶表面反应尝试为10-40个分子厚,或(10~50)*10-6次方mm厚。 (2)未受拉伸的橡胶暴露在O3环境中时,橡胶与O3反应直到表面上的双键完全反应完后终止,在表面上形成一层类似喷霜状的灰色硬脆膜,使其失去光泽。受拉伸的橡胶在产生臭氧老化时,表面要产生臭氧龟裂,但通过研究认为,橡胶的臭氧龟裂有一临界应力存在,当橡胶的伸长或所受的应力低于临界值时,在发生臭氧老化时是不会产生龟裂的,这是橡胶的固有特性。 (3)橡胶在产生臭氧龟裂时,裂纹的方向与受力的方向垂直,这是臭氧龟裂与光氧老化致龟裂的不同之处,介应当注意,在多方向受到应力的橡胶产生臭氧老化时,所产生的臭氧龟裂很有难看出方向性,与光氧老化所产生的龟裂相似。 老化是橡胶等高分子材料中存在的一种较为普遍的现象,它会使橡胶的性能劣化,影响橡胶制品的使用价值及使用寿命,橡胶防护体系是延缓橡胶的老化,延长制品的使用寿命。橡胶防护体系主要是防老剂,防老剂型按作用原理可分为化学防老剂和物理防老剂;按防护的目标分为抗氧剂、护臭氧剂、光屏蔽剂、金属钝化剂等,也可按化学结构进行分类。(1)橡胶老化的现象:生胶或橡胶制品在加工、贮存或使用过程中,会受到热、氧、光等一干二净因素的影响而逐渐发生物理及化学变化,使其性能下降,并丧失用途,这种现象称为橡胶的老化。橡胶老化过程中常常会伴随一些显著的现象,如在外观上可以发现长期贮存的天然橡胶变软、发黏、出现斑点;橡胶制品有变形、变脆、变硬、龟裂、发霉、失光及颜色改变等。在物理性能上橡胶有溶胀、流变性能等的改变。在力学性能上会发生拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、弯曲强度、压缩率、弹性等指标下降。 (2)橡胶老化的原因:橡胶发生老化现象源于其长期受热、氧、光、机械力、辐射、化学介质、空气中的臭氧等外部因素的作用,使其大分子链发生化学变化,破坏了橡胶原有化学结构,从而导致橡胶性能变坏。导致橡胶发生老化现象的外部因素主要有物理因素、化学因素及生物因素。物理因素包括热、光、电、应力等;化学因素包括氧、臭氧、酸、碱、盐及金属离子等;生物因素包括微生物(霉菌、细菌)、昆虫(白蚁等)。这些外界因素在橡胶老化过程中,往往不是单独起作用,而是相互影响,加速橡胶老化进程。如轮胎胎侧在使用过程中就会受到热、光、交变应力和应变、氧、臭氧等多种形式因素的影响。 不同的制品在不同的使用条件下,各种因素的作用程度不同,其老化情况也不一样。即使同一制品,因使用的季节和地区不同,老化情况也有区别。因此,橡胶的老化是由多种因素引起的综合的化学反应。在这些因素中,最常见且最重要的化学因素是氧和臭氧;物理因素是热、光和机械应力。一般橡胶制品的老化均是由它们中的一种或几种因素共同作用的结果,最常见的热氧老化,其次有臭氧老化、疲劳老化和光氧老化。 (3)橡胶老化的防护方法:随着橡胶的老化进程,橡胶性能逐渐下降,其使用价值也逐步丧失。因此,研究的老化及防护方法有着极为重要的实用和经济意义。由于橡胶的老化是一种复杂的综合化学反应过程,而且要绝对防止橡胶老化的发生是不可能的。因此,只有认真的研究导致橡胶发生老化的各种原因,并根据这些原因对症下药,采取适当的措施,延缓橡胶

海洋生态系统非线性动力学研究

海洋技术 第28卷 1引言 自从上世纪90年代以来,海洋生态方面的研究日趋活跃,海洋生态系统动力学模型的研究成为本领域内的一个重要方向。本文通过参阅国内外大量相关学术资料,建立了新的海洋生态经济系统动力学模型,并运用非线性动力学理论分析了此模型。 2主要内容 2.1 模型介绍 考虑营养盐、自养浮游植物和食植鱼类相互作用关系,并添加人为经济因素对该体系的影响,建立了三者的新模型。 参考NPZ 模型[1],将浮游动物换为食植鱼类;在营养盐方程中,忽略浮游植物和食植鱼类的死亡以及食植鱼类取食浮游植物过程中非同化的浮游植物部分向营养盐的转化,加入外界污染对其的影响;在食植鱼类方程中加入捕捞项,建立模型如下: (1 )式中:N 为营养盐浓度;P 为浮游植物浓度;Z 为食植鱼类浓度;a 为浮游植物生长率;k N 为吸收营养盐的半饱和参 数;e 为污染强度;R m 为食植鱼类的最大摄食率;λZ 为食植鱼类摄食半饱和系数;εP 为浮游植物死亡率;εZ 为食植鱼类死亡率;γ为食植鱼类的营养转化率;h 为人类对食植鱼类的捕捞率。 模型中浮游动物对浮游植物的摄食采用Ivlev 公式[2]:参数 h 是本文着重讨论的分岔参数。并且其它各参数的默认取值如表1所示: 表1 参数意义及其取值范围[3~4] 2.2系统稳定性及分岔分析 根据模型方程的基本特征,注意到食物链模型中各元素的物理意义及在实际发生过程中相互影响、耦合。我们考虑运用Lyapunov 运动稳定性理论[5]来判断变量各状态的稳定 性。 首先求所建模型方程的平衡点,令方程(1)的左端为零,即: (2) 海洋生态系统非线性动力学研究 王洪礼,董占琢 (天津大学机械工程学院,天津300072) 摘 要:海洋生态经济系统非线性动力学模型的建立及分析,对我国海洋生态经济发展乃至社会经济的发展都具 有重要意义。建立了新的海洋生态经济系统动力学模型,研究了模型的稳定性和分岔现象,揭示了该系统的非线性动力学特性。 关键词:海洋生态经济系统;非线性;稳定性;分岔中图分类号:X82 文献标识码:A 文章编号:1003-2029(2009)01-0050-05 第28卷第1期2009年3月海洋技术OCEAN TECHNOLOGY Vol.28,No.1Mar ,2009收稿日期:2008-09-22 基金项目:国家自然科学基金资助项目(10772132);博士点基金资 助项目(20070056063) 作者简介:王洪礼(1945-),女,河北沧县人,天津大学教授,博生导 师。 符号 意义 默认取值 a 浮游植物的生长率 0.2k N 吸收营养盐的半饱和参数0.05Rm 食植鱼类的最大摄食率0.6γ 食植鱼类的营养转化率0.9λZ 食植鱼类摄食的半饱和系数 0.035εP 藻类的死亡率0.005εZ 食植鱼类死亡率 0.005

仿人机器人运动学和动力学分析

国防科学技术大学 硕士学位论文 仿人机器人运动学和动力学分析 姓名:王建文 申请学位级别:硕士 专业:模式识别与智能系统 指导教师:马宏绪 20031101

能力;目前,ASIMO代表着仿人机器人研究的最高水平,见图卜2。2000年,索尼公司也推出了自己研制的仿人机器人SDR一3X,2002年又研制出了SDR一4X,见图卜3。日本东京大学也一直在进行仿人机器人的研究,与Kawada工学院合作相继研制成功了H5、H6和H7仿人机器人,其中H6机器人高1.37米,体重55公斤,具有35个自由度,目前正在开发名为Isamu的新一代仿人机器人,其身高1.5米,体重55公斤,具有32个自由度。日本科学技术振兴机构也在从事PINO机器人的研究,PINO高0.75米,采用29个电机驱动,见图卜4。日本Waseda大学一直在从事仿人机器人研究计划,研制的wL系列仿人机器人和WENDY机器人在机器人界有很大的影响,至今已投入100多万美元,仍在研究之中。Tohoku大学研制的Saika3机器人高1.27米,重47公斤,具有30个自由度。美国的MIT和剑桥马萨诸塞技术学院等单位也一直在从事仿人机器人研究。德国、英国和韩国等也有很多单位在进行类似的研究。 图卜1P2机器人图卜2ASIMO机器人图1.3SDR-4X机器人图1-4PINO机器人 图卜5第一代机器人图l-6第二代机器人图1.7第三代机器人图1—8第四代机器人 在国家“863”高技术计划和自然科学基金的资助下,国内也开展了仿人机器人的研究工作。目前,国内主要有国防科技大学、哈尔滨工业大学和北京理工大学等单位从事仿人机器人的研究。国防科技大学机器人实验室研制机器人已有10余年的历史,该实验室在这期间分四阶段推出了四代机器人,其中,2000年底推出的仿人机器入一“先行者”一是国内第一台仿人机器人。2003年6月,又成功研制了一台具有新型机械结构和运动特性的仿人机器人,这台机器人身高1.55米,体重63.5公斤,共有36个自由度,脚踝有力 第2页

老化的因素

皮肤老化的原因: 可以分为两个方面的解释:(1)为内在基因遗传(2)外在环境影响(包括自然老化和光老化)自然老化:随着年龄的增长角质慢慢堆积,皮肤弹性组织逐渐松弛,从而导致老化。光老化:皮肤背阳光过度暴晒,加速了角质的堆积,对皮肤带来弹性的伤害,提早造成皱纹的形成。 2.老化的因素: (1)皮肤老化的特征:皮肤干燥,表皮变薄,弹性松弛,出现细纹,形成皱纹,皮脂分泌减少,角质代谢迟缓。 (2)老化的成因 内因:年龄老化,生理老化,皮肤中胶原蛋白和弹性蛋白合成能力下降;细胞质和细胞间质的流动性降低。具体表现:皮肤干燥,皮肤萎缩,弹性组织退化,皮肤变薄,皮脂腺分泌减少。人类从受精卵开始细胞分裂,到了8个月就有类似皮肤的形态生成了。1)足月的胎儿,皮肤很薄,色素颗粒很少,有很好的透明度,可以透视到较内部的皮肤。2)幼儿期:色素就开始渐渐增多,真皮中的纤维成长迅速,显现强韧的弹性。3)青春期,幼儿期皮肤优良的弹性持续到青春期前,性荷尔蒙旺盛才停止,所以青春期的高峰在20岁左右。4)20-27岁将保持最佳的皮肤外观,,过了30岁之后,就开始有皮肤缓慢弹性缺乏的现象,此乃荷尔蒙分泌减少,表皮细胞分裂能力降低,棘状层细胞因而减少,使得皮肤看来粗糙没有光泽,这种现象到了更年期就

会更加明显。5)功能性的明显改变包括:细胞增殖能力和修复能力均变得缓慢,易受癌细胞侵蚀真皮层对化学物质的清除能力减退。 外因(光老化):紫外线;胶原蛋白和弹性蛋白变性;皮脂分泌失调;氧化自由基增多,伤害正常的细胞。具体表现:干燥缺水,色素沉淀,出现皱纹,个别会形成皮肤病。 3.老化的因素除了荷尔蒙的分泌减少,年龄的自然老化之外,尚有众多的因素造成,分讲述如下: (1)作息时间以及饮食的不正常:睡眠时间不定,身心过渡劳累,压力,喜欢食辛辣食物,嗜烟酒等习惯,对皮肤的老化有着负面的影响。(2)化妆品使用及保养不当:化妆品以及保养的使用,很多时候忽略了个人肤质的要求,使用了不适宜的保养品增加了皮肤的负荷,造成皮肤的新陈代谢不佳,或者引起皮肤的疾病,这种情况如果长期下去不加以改善,将使皮肤提早老化;另外,未能适时并且适当的清洁皮肤,如卸妆不彻底,情节不彻底造成皮肤污垢堆积,阻碍皮肤的新陈代谢管道,造成皮肤提早老化。(3)光老化:光老化指的是由于紫外线的过度照射所引起的皮肤老化,高能量的紫外线,可以长驱直入的进入皮肤的较深层,破坏正常细胞的抗氧化能力,同时造成脂质氧化,产生过多的自由基,直接后者间接的影响皮肤的正常的功能,促使皮肤的提早老化。(4)皮肤表层的改变:当皮肤开始老化时,皮肤的张力丧失,代谢能力衰退,如果表皮不能及时保持适当的温度,将使得表皮过于干燥而生成表皮性皱纹。而当老化现象涉及到真皮层

MLCC老化特性

片式多层陶瓷电容器(MLCC)老化特性 高介电常数型陶瓷电容器 (标准的主要材料为BaTiO3,温度特性为X5R, X7R,Y5V等) 的电容量随时间而减小。这一特性称之为电容老化。电容老化是 具有自发性极化现象的铁电陶瓷独有的现象。当陶瓷电容器加热到居里点以上的温度时 (在该温度晶体结构发生改变,自发性极化消失 (大约为150°C) ),并使之处于无载荷状态,直到它冷却到居里点以下,随着时间的流逝,逆转自发性极化变得越来越困难,结果,所测的电容值会随着时间而减小。 上述现象不仅在三星的产品中,在所有高介电常数 (BaTiO3) 的一般性陶瓷电容器都可以观察到。附录是一些有关电容老化的公用标准 (陶瓷电容器: IEC60384-22附录B等)。当电容值由于老化而不断减小的电容器重新加热到居 里点以上温度并让其冷却时,电容值会得到恢复。这种现象称之为去老化现象,发生去老化后,正常的老化过程重新开始。 质陶瓷的自发极化与铁电现象 BaTiO3质陶瓷的自发极化与铁电现象 如图1所示,BaTiO3质陶瓷具有钙钛矿晶体结构。在居里点 (约130°C) 温度以上呈立方体,且钡 (Ba) 的位置位于最高点,氧 (O)位于晶面的中心,钛 (Ti) 位于晶体的中心。 图1: BaTiO3质陶瓷的晶体结构 当在居里点以下正常温度范围内,一条晶轴 (C轴) 伸长约1%而其他晶轴缩短,晶体变成四方晶格 (如下页图2所示)。在这种情况下,Ti4+离子将占据附 近O2-的位置而后者从晶体中心沿晶轴伸展的方向偏移0.12?。这种偏移导致正、负电荷的生点发生偏差,造成极化现象。 极化现象是由于晶体结构的不对称造成的,在不施加外电场或压力的情况下,这种极化现象从一开始就存在。这种类型的极化称为自发性极化现象。

非线性动力学与混沌理论

非线性动力学 随着科学技术的发展,非线性问题出现在许多学科之中,传统的线性化方法已不能满足解决非线性问题的要求,非线性动力学也就由此产生。 非线性动力学联系到许多学科,如力学、数学、物理学、化学,甚至某些社会科学等。非线性动力学的三个主要方面:分叉、混沌和孤立子。事实上,这不是三个孤立的方面。混沌是一种分叉过程,孤立子有时也可以和同宿轨或异宿轨相联系,同宿轨和异宿轨是分叉研究中的两种主要对象。 经过多年的发展,非线性动力学已发展出了许多分支。如分叉、混沌、孤立子和符号动力学等。然而,不同的分支之间又不是完全孤立的。非线性动力学问题的解析解是很难求出的。因此,直接分析非线性动力学问题解的行为(尤其是长时期行为)成为研究非线性动力学问题的一种必然手段。 *混沌理论是谁提出的? 混沌理论,是系统从有序突然变为无序状态的一种演化理论,是对确定性系统中出现的内在“随机过程”形成的途径、机制的研讨。 美国数学家约克与他的研究生李天岩在1975年的论文“周期3则乱七八糟(Chaos)”中首先引入了“混沌”这个名称。 美国气象学家洛伦茨在2O世纪6O年代初研究天气预报中大气流动问题时,揭示出混沌现象具有不可预言性和对初始条件的极端敏感依赖性这两个基本特点,同时他还发现表面上看起来杂乱无章的混沌,仍然有某种条理性。 1971年法国科学家罗尔和托根斯从数学观点提出纳维-斯托克司方程出现湍流解的机制,揭示了准周期进入湍流的道路,首次揭示了相空间中存在奇异吸引子,这是现代科学最有力的发现之一。 1976年美国生物学家梅在对季节性繁殖的昆虫的年虫口的模拟研究中首次揭示了通过倍周期分岔达到混沌这一途径。 1978年,美国物理学家费根鲍姆重新对梅的虫口模型进行计算机数值实验时,发现了称之为费根鲍姆常数的两个常数。这就引起了数学物理界的广泛关注。 与此同时,曼德尔布罗特用分形几何来描述一大类复杂无规则的几何对象,使奇异吸引子具有分数维,推进了混沌理论的研究。20世纪70年代后期科学家们在许多确定性系统中发现混沌现象。作为一门学科的混沌学目前正处在研讨之中,未形成一个完整的成熟理论。 *混沌的理论 要弄明白不可预言性如何可以与确定论相调和,可以来看看一个比整个宇宙次要得多的系统——水龙头滴下的水滴。这是一个确定性系统,原则上流入水龙头中的水的流量是平稳、均匀的,水流出时发生的情况完全由流体运动定律规定。但一个简单而有效的实验证明,这一显然确定性的系统可以产生不可预言的行为。这使我们产生某种数学的“横向思维”,它向我们解释了为什么此种怪事是可能的。 假如你很小心地打开水龙头,等上几秒钟,待流速稳定下来,通常会产生一系列规则的水滴,这些水滴以规则的节律、相同的时间间隔落下。很难找到比这更可预言的东西了。但假如你缓缓打开水龙头,使水流量增大,并调节水龙头,使一连串水滴以很不规则的方式滴落,这种滴落方式似乎是随机的。只要做几次实验就会成功。实验时均匀地转动水龙头,别把龙头开大到让水成了不间断的水流,你需要的是中速滴流。如果你调节得合适,就可以在好多分钟内听不出任何明显的模式出现。 1978年,加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的一群年青的研究生组成了一个研究动力学系统的小组。他们开始考虑水滴系统的时候,就认识到它并不像表现出来的那样毫无规则。他们用话筒记录水滴的声音,分析每一滴水与下一滴水之间的间隔序列。他们所发现的是短期的可预言性。要是我告诉你3个相继水滴的滴落时刻,你会预言下一滴水何时落下。例如,假如水滴之间最近3个间隔是0.63秒、1.17秒和0.44秒,则你可以肯定下一滴水将在0.82秒后落下这些数只是为了便于说明问题。事实上,如果你精确地知道头3滴水的滴落时刻,你就可以预言系统的全部未来。 # 那么,拉普拉斯为什么错了? 问题在于,我们永远不能精确地测量系统的初始状态。我们在任何

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