摘要：为解决传统阻尼器屈服后刚度和强度不足的问题,基于分阶段抗震设计理念,研发一种基于位移放大型变刚度自复位阻尼器(self-centering dampers based on variable stiffness and displacement amplification,SDVD),能够兼顾结构在不同变形阶段的刚度和承载力需求。该阻尼器主要由子模块初始刚度模块(initial stiffness module,ISM)和变刚度模块(variable stiffness module,VSM)组成,基于阻尼器的构造,分析其子模块及整个阻尼器的工作机理;以ISM和VSM的长度和宽度为参数,设计并制作模块ISM和VSM及SDVD整体的模型试件,通过拟静力试验研究子模块及整个阻尼器的滞回性能;通过有限元模型(finite element model,FEM)研究阻尼器滞回性能的参数影响规律。研究结果表明:该阻尼器表现出拉压对称的旗帜形滞回特性,同时具有位移放大效应和变刚度特性;通过对比分析,由有限元分析得到的阻尼器滞回曲线与拟静力试验结果吻合较好;SDVD的初始刚度和强度主要由ISM提供,并且随着ISM丝束长度的减小而增加;SDVD的屈服后刚度和承载力主要由VSM提供,且随着VSM挡杆宽度的减小而增加。

摘要：为了减小传统摩擦耗能支撑在强震作用下的残余变形,提出一种基于形状记忆合金(SMA)板材的新型装配式自复位变摩擦耗能支撑(S-SCFB),该支撑主要包括SMA板圆环自复位系统和摩擦耗能系统。首先阐述了新型支撑的基本构造,揭示了其工作机理和自复位原理;通过开展SMA板材的材性试验研究了其力学性能,基于SMA板材的力学性能和支撑的工作机理,建立了新型支撑的简化分析模型;然后基于ABAQUS有限元软件建立了新型支撑的精细化实体有限元模型,将数值模拟结果与简化分析模型进行了对比分析,系统地研究了新型支撑的滞回性能及影响规律,同时在OpenSees软件中2次开发了新型支撑的恢复力模型;最后,基于新型支撑优良的滞回性能,将其应用到双柱式桥墩中提升桥墩的抗震韧性。研究结果表明:SMA板材本构模型呈“旗帜”型,具有承载力高,变形能力强,自恢复能力良好等优点;基于SMA板材装配的S-SCFB具有稳定的耗能能力和优良的自复位功能,卸载后无残余变形,同时建立的简化分析模型与数值模拟结果吻合较好;通过调整S-SCFB的设计参数,可有效实现调节S-SCFB滞回性能的目的,具有良好的可调节性;附加S-SCFB可以有效提高桥墩的强度和刚度,降低结构的残余位移,有效提高桥墩结构的抗震性能。

摘要：针对一类参数不确定连续时间系统,本文提出一种具有预见补偿的重复控制器.首先,引入重复控制器,采用预见控制理论中误差系统的方法,构造出包含未来目标值信号信息的扩大误差系统,将原系统的预见重复控制问题转化为扩大误差系统的反馈控制问题;然后,针对扩大误差系统,利用Lyaounov方法和线性矩阵不等式技巧给出闭环系统渐近稳定的条件.并基于此,设计预见重复控制器.最后,数值仿真表明本文结果的有效性.

摘要：针对中红外波段单管量子级联激光器存在输出功率有限的问题,提出相干阵列通过光放大后合束提升激光器功率的方法,研究波长为4.6μm的1×16量子级联激光器锁相阵列的结构设计与优化。通过设计低传输损耗、高光限制因子的单模波导确定器件各层材料外延厚度;通过设计由100%反射率和50%反射率的布拉格反射镜组成的种子激光器实现4.6μm单波长激光输出;通过设计由1×2多模干涉耦合器(MMI)和弯曲波导组成的1×16分束器实现低损耗均匀分束并锁相;通过设计输出端口的Al_(2)O_(3)增透膜厚度并利用电注入放大的方式实现激光器阵列的大功率输出。最终确定波导上GaInAs层厚度为0.25μm,下GaInAs层厚度为0.1μm,上包层InP厚度为3μm,下包层InP厚度为1μm。当单模波导宽度为5μm时,波导损耗为0.055 dB·cm^(-1),光限制因子为0.733。100%反射镜刻蚀深度为0.2μm,周期为728 nm,占空比为0.5,周期数为1000;50%反射镜刻蚀深度为0.2μm,周期为727 nm,占空比为0.1,周期数为690;当阵列间距为35μm时,分束器尺寸为3080μm×605μm,损耗为0.254 dB,其中MMI尺寸为19μm×126μm;出射端口采用0.7μm的Al_(2)O_(3)增透膜,透射率达到0.975。最后比较了不同放大器阵列间距的温度与远场分布,相关研究结论可为量子级联激光器锁相阵列的研制提供设计参考。

摘要：近年来,高层建筑中底部剪力墙因受拉,处于拉-压变轴力和水平荷载耦合受力的问题得到了广泛的关注。为了研究拉-压变轴力下小剪跨比钢筋混凝土(RC)剪力墙的受剪性能,该文完成了3个剪跨比为1.0的RC剪力墙在拉-压变轴力下的往复受剪试验,研究参数为拉-压变轴力变化幅值和加载路径。结果表明:不同加载路径下RC墙均在压剪方向发生剪压破坏,压剪方向极限位移角为1.2%~1.4%;拉-压变轴力变化幅值改变墙体拉剪和压剪承载力,加载路径对墙体的拉剪强度有一定的影响,但对压剪强度影响很小;拉-压变轴力下剪力墙的滞回曲线呈现明显不对称现象,拉-压变轴力的变化幅值对滞回曲线的形状影响较小,但加载路径改变滞回曲线的形状;拉-压变轴力的变化幅值将增加剪力墙拉剪与压剪刚度的差别,在双肢墙结构中可能导致更多的剪力从受拉墙体转移到受压墙体;基于OpenSees建立了可准确模拟拉-压变轴力下RC剪力墙受剪行为的有限元模型。

摘要：光学相干层析成像(OCT)是一种高空间分辨率的光学成像方法,可以对生物组织进行非接触、无标记的二维截面和三维体积成像,能为临床疾病的诊断提供具有重要参考价值的影像信息。在传统的台式OCT系统中,扫描探头被固定在工作台上,探头结构较大,灵活性差,不利于深入狭小腔体内部成像或在床旁检测。本团队设计了一种视频引导的手持式高速OCT系统,其手持探头结构紧凑、体积小巧,便于抓取和深入狭小腔体内部;探头内部集成了相机成像功能,可以实时获得成像区域的视频图像,引导OCT成像。该系统的A线扫描速率可以达到200kHz。为了克服成像过程中的抖动问题,本团队提出了图像自动配准算法,该算法能显著提高图像质量。采用该系统对离体猪眼角膜和离体猪牙齿进行成像,以验证系统的性能。结果显示该系统能够高速获取高分辨的组织图像。

摘要：针对脊形波导结构的大功率脉冲量子级联激光器面临的光束质量差和热积累严重的问题,研究了一种新型锥形波导量子级联激光器结构设计方法。通过COMSOL软件仿真优化脉冲功率60 W,重复频率10 kHz输出的锥形量子级联激光器光学和热学特性,分析了不同几何参数对波导光场模式分布、传输特性和最大内部温度的影响以及不同热沉材料、热沉温度和脉冲宽度对核心层内部温度分布的影响。结果表明,在4.6μm的波长下,直波导宽度为5μm,在锥度角为1.9°,直波导/锥形波导长度比为1∶3,可以保证直波导产生TM基模输出,整个端口的透射率、反射率、损耗、光限制因子达到最好效果。在同脊宽条件下,对于3 mm腔长,该锥形波导结构激光器核心区的面积对比条形的脊波导结构大10倍左右,更有利于大功率输出。此外,基于该结构进行了不同脉冲模式下的热学仿真分析,为器件工作模式和封装方式的选择提供有益参考。文中研究相关结论可为后续工艺设计和实验验证提供数据支持。

摘要：人脸年龄特征的变化是有序且缓慢的,同一个体相近年龄的脸部年龄特征是相似的。基于标记分布学习的年龄估计就是利用这个特点而设计的一种方法,实现了从年龄单目标预测到年龄标记分布向量预测的学习任务的转变,这一定程度上解决了人脸年龄估计中数据不全面的问题。但现有的基于最大熵回归模型的标记分布学习存在不能构建统一的标记分布预测模型和计算复杂时间长等问题,另一种基于神经网络的算法容易发生过拟合且神经网络的结构不容易被理解。为解决这些问题,提出基于核偏最小二乘回归模型的标记分布学习来解决人脸年龄估计问题。核偏最小二乘回归模型对数据分布没有前提假定,并且可以解决非线性问题。在FG-NET和MORPHⅡ数据集的实验结果表明,相较于其他对比方法,此法有更小的年龄估计误差同时提高了计算效率。

摘要：为保证大跨度桥梁结构的安全性及桥上运行车辆的稳定性和舒适性,建立了风-车-桥耦合分析模型对系统的振动响应进行研究。通过三角级数法模拟了不同等级下的桥面不平整度,以探究车辆振动激励源的影响规律。采用快速谱分析法生成了桥梁不同节点处的横向和竖向脉动风速时程。建立了双轴四轮13自由度的汽车模型。以跨度为(180+216+180)m公铁两用的九江长江大桥为工程背景,建立桥梁有限元模型计算其自振频率及振型。采用模态综合法推导了风-车-桥系统动力平衡微分方程,采用Newmark-β积分对具有时变特性的动力平衡微分方程进行求解,并编写相应计算程序,研究不同工况下车辆及桥梁的振动响应。并根据ISO2631—1997标准计算车体的计权加速度均方根,对行车舒适性进行评价。针对不同风速、不同桥面等级、不同行驶速度等条件下,车辆匀速行驶通过桥梁时车辆的动力响应和行车舒适性进行评价,并计算了风及车辆对桥梁的动力加载作用。结果表明:车辆的动力响应会随着风速的增大、桥面状况的变差和车辆行驶速度的增加而增大,行车舒适性也相应变差;风速的增大会使桥梁的竖向位移减小,而竖向加速度和横向振动响应会显著增大。大跨度桥梁对风及车辆的动力加载均比较敏感,在桥梁的设计和运营阶段均应给予足够的重视。

摘要：设计、仿真并制备了一种用于光纤布拉格光栅(FBG)解调的阵列波导光栅(AWG)芯片。该芯片基于SOI衬底进行制备,并在AWG的输入/输出波导、阵列波导与平板波导之间采用双刻蚀结构进行优化。经仿真,该AWG的插入损耗为1.5 dB,串扰小于-20 dB,3 dB带宽为1.5 nm。优化后的AWG芯片采用深紫外光刻技术、电感耦合等离子体等技术制备。经测试,该AWG的插入损耗为3 dB,串扰小于-20 dB,3 dB带宽为2.3 nm。搭建了基于该AWG的解调系统,解调实验结果表明,该系统在0.8 nm范围内的解调精度可达11.26 pm,波长分辨率为6 pm。