摘要：局域共振带隙和Bragg带隙可同时存在于超材料梁中,利用两种带隙之间的相互耦合效应可以实现超宽耦合带隙设计,在宽带减振领域极具应用潜力.以往研究通常考虑单振子超材料梁的单阶耦合带隙设计,因而只能实现单阶的超宽耦合带隙,无法满足双目标或多目标频带的宽带减振需求.为此,本文开展了双振子超材料梁的双阶耦合带隙调控设计研究,提出了一种实现双阶耦合宽带隙的设计方法,分析了所设计双阶耦合带隙相比传统单阶耦合带隙的带宽优势,并探究了双振子质量分配比对双阶耦合带隙总宽度的影响,进一步设计出最优的质量分配比,使得实现的双阶耦合带隙的总宽度最宽.此外,还采用谱元法研究了基于双阶耦合带隙设计的双振子超材料梁的减振特性,通过与有限元法进行对比,验证了谱元法的准确性,研究表明基于双阶耦合带隙设计可以实现两个宽频带范围的高效减振.

摘要：低频噪声一直是噪声控制领域比较棘手的问题,近年来吸声超结构的蓬勃发展为低频噪声控制提供了新理念.本文提出了一种内插缝Helmholtz共振腔吸声超结构,建立了其吸声特性计算的理论解析方法,并与数值计算方法对比,验证了解析方法的有效性.随后,从吸声曲线、简化等效模型、归一化声阻抗、声压云图与质点速度分布等多角度对吸声特性及吸声机理进行了深入分析.进一步,采用差分优化算法开展了多元胞并联耦合宽带优化设计,优化后典型超结构实现了90 mm厚度下在170—380 Hz低频段内平均吸声系数达到0.86的优异吸声效果.最后,制备了若干样件,开展吸声测试,实验结果与理论结果符合良好,验证了解析建模与优化设计方法的准确性.本文提出的内插缝Helmholtz共振腔吸声超结构具有结构简单、低频吸声性能好,且易于加工制造等特点,在低频噪声控制领域具有广阔的应用前景.

摘要：面向机载探测系统大视场光学成像的需求,开展了大视场光学成像系统光学设计、自由曲面光学元件超精密加工、形位误差同步检测以及系统集成与成像实验研究。首先,采用视场扩展法进行大视场自由曲面离轴反射光学系统的设计;其次,进行铝合金自由曲面反射镜纳米精度加工和高频抑制工艺探索,并实现了基于计算全息元件的自由曲面形位高精度检测;最后,进行了光学系统的装调集成与成像实验。结果表明,系统的视场角为30°×5°,全视场光学传递函数值大于0.7,接近衍射极限,最大像元均方根半径为2.075μm,自由曲面光学元件的面形精度均方根(Root Mean Square,RMS)值优于20 nm,位置精度优于1μm,装配集成后能够满足大视场高分辨的场景使用要求,同时具备稳定可靠和快响制造等特点。

摘要：水声探测技术的低频化发展对水声吸声尖劈(Underwater sound-absorbing wedge,USAW)的低频吸声性能提升提出了迫切需求。以侧重低频吸声性能的视角,从建模分析方法、低宽频吸声特性和背衬影响规律三个方面入手,重新审视水声吸声尖劈的低宽频吸声特性。首先,基于分层等效-传递矩阵方法,建立了背衬输入阻抗与吸声尖劈总输入阻抗之间的解析关系,指出了背衬条件对吸声尖劈吸声性能影响的必然性,并发现传统建模方法忽略基体材料的剪切效应对表征吸声尖劈的吸声性能影响非常小,而忽略排布间隙水域则会高估其低频吸声性能。然后,系统比较吸声尖劈和吸声平板的吸声特性差异发现,若仅关注低频吸声性能,吸声尖劈并不比等厚度的吸声平板更优,其优势主要体现在兼顾低频和宽带吸声设计方面。最后,深入比较吸声尖劈在几种典型背衬下的吸声特性表明,不同背衬条件对吸声尖劈的低频吸声性能影响显著,并进一步阐释了相关影响机理。

摘要：室温品质因数低下是石墨烯纳机电谐振器走向工程应用面临的关键瓶颈,欧姆损耗难以完全解释石墨烯室温低品质因数以及品质因数应力调控现象.耗散稀释理论揭示了传统高应力硅基谐振器品质因数调控的内在能量及耗散机制,有望适用于石墨烯类二维材料体系.本文基于Zener滞弹性理论,对比分析高应力石墨烯薄板-薄膜模型下的能量分布与耗散特性,揭示边界处弯曲势能在总弯曲势能中的主导作用,指出薄板模型更适宜分析谐振器能量耗散特性.基于耗散稀释理论,结合石墨烯弯曲刚度特性,构建石墨烯纳机电谐振器耗散稀释理论模型,提出声子晶体软支撑耗散稀释机制.采用三角晶格晶胞构建声子晶体,并以此构建声子晶体软支撑石墨烯纳机电谐振器,仿真验证局域态的存在且其品质因数放大因子高于非局域态近5倍,证明了声子晶体软支撑设计提高品质因数的有效性.通过分析局域态的振幅与曲率分布,解释了声子晶体软支撑局域振动能量、抑制耗散的机制.仿真分析品质因数放大因子与软支撑声子晶体层数关系,研究发现仅需2~3层声子晶体即可实现较优局域效果,对谐振器设计具有重要指导意义.针对设计方案,提出了大规模悬空石墨烯背浮法制备工艺与石墨烯声子晶体软支撑结构FIB刻蚀工艺,成功实现了声子晶体软支撑石墨烯纳机电谐振器的制备.扫频测试结果表明,声子晶体软支撑石墨烯谐振器品质因数为圆形鼓膜石墨烯谐振器的2.5倍,验证了声子晶体软支撑结构抑制耗散提高品质因数的有效性.本文所建立石墨烯耗散稀释理论模型与声子晶体软支撑耗散稀释机制为石墨烯纳机电谐振器耗散特性研究提供了新思路,所研制声子晶体软支撑石墨烯纳机电谐振器为石墨烯纳机电谐振器谐振特性分析、耗散机制研究提供了新平台和新方法.

摘要：针对当前大型无人机保障效能评估的研究相对滞后,不能充分反映其新兴特点的问题,对大型无人机保障工作的内容、特点及要求进行了分析。基于国军标关于保障效能指标体系的基本框架,从综合指标、设计指标、保障系统及其资源指标等三个方面分析归纳,选取合适指标,构建出能够相对全面且较少重叠的评估大型无人机保障效能的三级指标体系。采用层次分析法进行指标权重分配,并提供指标归一化度量的方法,从而完成系统保障效能的综合评估。算例分析给出系统保障效能的计算流程和分析方法,并提出提升保障效能的针对性措施建议。

摘要：为了解决发动机低频噪声问题,基于双端口非对称吸声器原理,设计了一种尺寸渐变的吸声超表面,用于发动机声衬降噪设计.首先,建立了非对称共振吸声器的理论分析模型和仿真分析模型,揭示了降噪机理,并分析了其降噪效果的影响因素.然后基于非对称共振吸声器设计了一种声学超表面声衬,用全模型理论计算、等效阻抗理论计算和COMSOL有限元仿真三种方法深入分析了声衬的降噪效果,并用全模型理论计算和等效阻抗理论计算方法考虑了流速对降噪效果的影响,然后对此结构进行了参数优化.研究结果表明,所设计的基于非对称吸声器的声学超表面声衬在厚度仅为2.5 cm(仅为252 Hz对应波长的1/54)的情况下,可实现252—692 Hz的频带范围内3 dB以上的降噪效果,为发动机降噪设计提供了一种新的设计思路.

摘要：通过设计长度渐变的狭缝单元阵列,提出一种基于梯度声学超表面的管道声衬模型。建立了该超表面声衬的声学特性数值仿真模型和理论计算模型,对其降噪特性及机理进行分析,并探究改变结构参数和声衬空间布局对降噪特性的影响,通过试验验证了该超表面声衬的消声效果。结果表明,超表面结构使声衬的降噪频段明显向低频拓展,并显著拓展其降噪频段,分析表明声衬的空间布局对其降噪效果也有很大影响。

摘要：装备测试性工程技术起源于20世纪80年代,是先进测试技术与系统工程紧密结合的产物。该技术经过40余年的发展逐渐成熟,在测试性需求分析与分配、测试性建模与方案优化设计、机内测试(Built⁃In Test,BIT)与自动测试系统(Automatic Test System,ATS)设计、测试性试验与评估等方面形成了较完善的理论体系,并在各型装备中得到了普遍应用,取得了较大的军事和社会效益。今后测试性基础研究和应用探索究竟该如何开展,未来发展方向是怎样的,是亟需深入探讨的问题。在对测试性工程技术的产生背景与需求、概念与内涵、发展历程、关键技术现状与新进展进行剖析的基础上,指出了目前测试性工程技术研究存在的问题和今后研究突破的方向。

摘要：针对激光增材制造高反射金属工件表面缺陷的高精稳健检测与评估这一工程难题,设计了一种基于高反射抑制效应的偏振检测系统,能够有效避免背景杂波干扰,提升复杂检测环境下的缺陷探测能力。系统基于Q-type非球面设计,其像差校正能力强,简化了系统结构,第7表面面型与最佳拟合球面偏离量仅0.371μm,第9表面面型与最佳拟合球面偏离量仅0.434μm,焦距为50 mm,F数为2,工作距离为300 mm。仿真结果表明,调制传递函数在奈奎斯特频率为144.93 lp/mm处优于0.42,满足成像质量要求;公差分析和2000次蒙特卡洛分析结果显示,在满足偏振检测系统成像质量条件下,公差范围合理,符合加工与装配条件。同时,基于斯托克斯矢量法提取高反射检测图像中的缺陷偏振态信息,实现斯托克斯矢量、偏振度和偏振角信息的高反射抑制重构,有效提升偏振检测图像对比度、凸显缺陷轮廓信息及形貌特征,对激光增材制造高反射金属工件表面缺陷的特征提取与表征分析具有重要意义。