摘要：当带宽达到20 GHz以上时(波长从15 mm到无穷小),高速高密度电子系统的内部电路电磁环境变得十分复杂,越来越难以建模和分析预测,进一步当带宽达到40 GHz以上时,电路电磁环境问题将变得更加尖锐.为在设计阶段能够对电磁作用过程、作用效应进行预测评估及控制,需要精确的建模方法和针对大尺度问题的快速计算技术,尤其是超大带宽超高速混合电路和集成电路.本文提出了基于混合电路环境电磁计算基础理论的跨尺度处理技术,通过惠更斯等效原理和电磁奇异性几何结构的电磁收敛降速机理的利用,解决了多维交叉多尺度电路电磁环境场路融合的高效率高精度建模技术挑战;利用惠更斯等效原理和基尔霍夫积分方程,在区域边界面上定义了惠更斯端口,提出了对于任意复杂印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)同时垂直方向和水平方向区域分解的一般方法,实现了任意PCB结构的分级分类处理和模块化封装,提高了高速高密度电子系统分析的灵活度;提出了基于几何结构电磁学多重本地本征展开的技术途径,发展了基于模式和区域分解分割的快速并行处理技术,通过电磁锐变区域本征描述及场分布的本征基函数表征,实现了高精度和高计算速度兼得,减少了复杂电子系统的计算时间和设计时间.统计数据表明,本文提出的方法在0~40 GHz大带宽频率范围内频偏误差为3.7%、幅度偏差为±3 dB.本文提出的PCB分级建模分析方法可以应用于高端电子通信系统设计,提升我国宽带高速数模系统的高效电路设计和环境电磁调控能力,缩短产品研发周期.

摘要：为在更高精度上检验等效原理,采用基于卫星平台利用空间超静环境检测等效原理的方法,结合美国斯坦福大学正在研制的STEP卫星,将理论上对等效原理失效的检验转化为工程上可实现的物理量测量,分析了利用卫星检验等效原理必须突破的Drag-free卫星和超高精度加速度计的关键技术,研究了针对STEP任务设计的Drag-free控制系统和超高精度加速度计的方案与分析,作为实现在10-18精度上等效原理检验的技术支撑.

摘要：针对沿河流中被填土隔断的堤坝走向布置的市政排水管沟漕基坑开挖支护问题,提出采用型钢水泥土搅拌墙支护方案。为解决按单排柱列式排列组成的内插型钢水泥土搅拌桩等效成型钢水泥土搅拌墙的计算理论问题,以及堤坝两侧的河水水压力对基坑稳定影响问题。根据相应的基坑设计规范,假设型钢水泥土搅拌桩墙是弹性材料,借助等效原理,使用MIDAS/GTSNX数值模拟软件将河水水压力和等效原理结合起来,建立型钢水泥土搅拌墙在堤坝排水管沟漕基坑开挖支护中应用的数值模型进行基于强度折减法的稳定性分析和变形计算,利用最小安全系数、现场监测数据、监测报警值和最大基坑计算变形限制值进行基坑稳定的判别。

摘要：为研究圣维南等效原理中的影响范围,以梁为计算模型,运用有限元方法进行分析例证。数值实验表明,集中荷载作用于梁端很有限的距离内,且应力的影响范围和梁高是线性关系。这可为实际工程边界条件简化提供依据。

摘要：受复杂地质因素的影响,地质工程一体化一直是页岩气提产增效的关键,其中,多尺度裂缝建模是一体化建模的关键环节之一,直接影响着综合地学模型的准确度和适用性。为了预测天然裂缝对南方海相页岩气水平井钻井和压裂工程的影响,从地球物理、地质、测井和地质力学等多学科的角度对天然裂缝空间分布及其受力状态进行了精细刻画,具体如下:①对叠前地震道集进行精细化针对性的处理,提高地震资料的分辨率和保真保幅性,而后进行蚂蚁追踪和多尺度裂缝预测,并结合成像测井、录井和钻井数据进行验证,准确预测天然裂缝的空间分布;②结合成像测井揭示的天然裂缝产状,建立分尺度离散裂缝模型;③由于不同尺度裂缝的力学参数对钻完井工程存在不同程度的影响,故以分尺度的方式对裂缝模型进行粗化;④采用等效原理对裂缝的地质力学参数进行分尺度赋值,合理刻画天然裂缝对地应力场的扰动,预测天然裂缝应力状态,为研究天然裂缝对钻完井工程的影响奠定基础。利用上述方法有效预测了钻井过程中的泥浆漏失,方法应用结果表明,包含天然裂缝影响的地质力学模型更能反映真实原场应力,可用于研究压裂过程中水力裂缝与天然裂缝的相互作用,优化水平井压裂设计。

摘要：针对马蹄形隧道预制初期支护管片的特殊结构,采用荷载—结构—弹性抗力模型,进行了预制初期支护结构的受力影响计算分析。通过加载接触方程模拟混凝土与管片各结构件之间的接触关系及作用形态,结合对分块连接处的螺栓Mises应力进行分析,将三维仿真有限元分析结果与试验研究成果进行对比,结果表明:1)通过弯矩等效施加集中荷载可近似拟合深埋隧道预制初支结构的受力情况;2)通过等效集中荷载的施加,对预制初支结构的极限承载能力进行了分析计算,并在此基础上指导了试验的荷载施加梯度;3)结合足尺试验数据,进行了结构整体变形与受力的对比分析,验证了数值计算模型的可靠性,其结论可为同类隧道预制结构的仿真计算提供设计计算参考。

摘要：雷达散射截面(RCS)是表征目标散射特性的物理量,是雷达方程中的重要参数。传统RCS定义是基于远场的散射问题,针对近程雷达(包括汽车雷达、室内定位系统、引信、导引头等)面临的近场散射问题,传统的RCS定义已不再适用,需要给出一种新的RCS定义,新定义不仅能表征目标的近场散射特性,并可以在此基础上构建近程雷达所需要的理论体系。根据传统RCS的定义及其在雷达方程中的应用,新定义的RCS需要满足三个特征:1)RCS只与目标本身的特性相关,与外加天线性能无关;2)RCS需与传统RCS在远区场结果一致,实现近远场的统一;3)对雷达系统进行评估时,RCS数据可以代替目标本身,实现目标、发射天线和接收天线的电特性解耦。基于电磁场等效原理,给出了一种新的广义RCS定义。基于该定义对典型目标(平板、圆柱和球)的RCS进行了仿真计算,计算结果与远场情况下的传统RCS定义结果一致。基于该定义对目标进行数据替代,同时利用收、发天线的近场口径特征辐射数据对远场辐射方向图进行了替代,拓展了雷达基本方程中Friss公式,提出了近场条件下雷达接收功率的计算方法,计算结果与全波仿真(FEKO)结果吻合良好。上述结果表明,该定义满足上述三种特征,可以为雷达近场探测过程中的数据化动态仿真提供理论基础。值得强调的是,基于所提出的广义RCS定义,可以为近场探测的各类军/民用雷达的系统设计、目标精细识别与抗干扰技术突破,近场条件下RCS测试方法构建,雷达目标强散射点分析,目标微波成像算法拓展等提供理论基础支持。

摘要：为研究竖向荷载作用下单层单跨组合梁钢框架的刚度,将组合梁钢框架中的梁简化为阶梯形变截面梁,进行参数确定;应用试验值验证ANSYS有限元程序分析组合梁钢框架的可行性,利用此程序进行组合梁钢框架的非线性分析,确定了组合梁钢框架在竖向荷载作用下的负弯矩区长度参数,从而建立了该组合梁刚度计算模型.采用等效原理,确定出竖向荷载作用下单层单跨组合梁钢框架的等效刚度计算公式,给出工程设计时刚度取值的建议,并与有限元分析结果进行了对比.结果表明:理论分析和推导与ANSYS有限元分析结果吻合很好.

摘要：新型等效原理实验通过检验两个相同材料但自旋运动有显著差异的宏观物体的自由落体运动来验证等效原理可能存在的破坏。根据新型等效原理空间实验的科学目标,提出了一种星载差分静电加速度计方案,设计了基于可变电容式电机原理的静电加转回路;在分析了作用于转子上的静电加转力矩、残余气体阻尼及磁场阻尼的基础上,建立了转子加转回路的动力学模型并进行了仿真分析;仿真结果表明,启动过程使转子达到目标转速(10 000 rpm)的启动时间为9.8天。静电加转方法可在电极筒上同时配置加转电极与悬浮电极,结构紧凑,同时避免了传统的异步电机加转产生的电磁干扰。

摘要：根据等效原理和缝隙表面的边界条件,应用矩量法,通过求解计算天线阵面中并联辐射缝隙的自导纳,完成了一个Ka波段平面缝隙单脉冲天线的设计。理论与实验的对比结果表明,该设计较好地达到了要求。