一、Hamilton原理对粒子运动的影响（论文文献综述）
徐俊[1]（2021）在《分数阶粘弹性梁振动特性分析与控制研究》文中研究说明粘弹性梁结构具有优异的减振性能,已广泛应用于航空航天、船舶及车辆等工程领域。相比于整数阶模型,分数阶模型能够用较少的参数在较宽的频率范围内描述粘弹性材料的力学性能,基于分数阶微积分理论研究粘弹性梁结构的振动问题具有重要的意义。由于粘弹性梁结构主动减振的迫切需求,智能材料在粘弹性梁结构中的应用也越来越受关注。本文主要在基于分数阶微积分理论的粘弹性梁结构振动分析方法、基于波向量法的结构振动波传递特性、粘弹性夹层梁分数阶动力学模型和压电夹层梁的局部振动控制几个方面开展研究,具体工作如下:（1）针对具有复杂支撑边界的粘弹性均匀梁结构和分段均匀梁结构分数阶动力学方程难以求解的问题,将波向量法拓展至结构的振动分析过程。波向量法在频域范围内通过矩阵运算求得方程的稳态解析解,易于实现迭代计算。基于波向量法分析了不同界面下模型和结构参数对于振动波传递特性的影响,能够更好地解释结构上振动能量的流动规律,为非均匀梁结构的振动波传递特性研究提供理论基础。本研究提供了一种粘弹性梁结构的分数阶动力学方程的求解方法。（2）由于粘弹性非均匀梁结构振动分析以及结构的振动波传递特性分析方法较少,尤其是分数阶模型下振动分析方法,将波向量法拓展至非均匀梁结构振动波传递特性分析以及振动分析过程。求解了不同分数阶模型下连续变截面梁、声学黑洞结构和轴向非均匀梁的动力响应以及动力学特性。分析了三种非均匀结构对于振动波传递特性的影响,研究结果丰富了分数阶模型下结构的振动波传递理论,为能量汇聚结构设计以及结构能量回收研究提供理论基础。（3）由于夹层梁中采用了粘弹性材料,为此将分数阶微积分理论引入夹层梁的建模之中。目前对于覆膜夹层梁的振动分析研究以及分数阶模型研究较少,文中基于分数阶本构方程以及受力平衡条件建立了其分数阶动力学模型。建立了约束阻尼夹层梁的分数阶动力学模型,改善了Ross-Kerwin-Ungar（RKU）模型的精度。相同描述精度下分数阶模型比整数阶模型参数要少且其可以退化至一般的整数阶模型,是更广义化的模型。分数阶微积分理论的引入给夹层梁动力学方程的求解带来困难,为此将波向量法拓展至分数阶模型描述的粘弹性夹层梁振动分析过程,分析了梁结构参数对于夹层梁的动力学特性的影响。（4）提出了分数阶模型下覆膜夹层梁的局部振动控制方法。目前多数夹层梁振动控制方法为全局振动控制方法,而局部区域振动控制方法较少。针对覆膜夹层梁上局部区域的振动控制问题,提出了基于粒子群优化（Particle Swarm Optimization,PSO）算法的优化控制方法以及基于波向量法的振动波反馈局部控制算法。局部振动控制方法不需要实时反馈计算,其是通过调控振动能量的传递量以及传递方向实现局部区域的振动控制效果。为了在梁上局部区域获得较好的控制性能,采用PSO算法优化压电片的参数。探讨了多种参数对于局部区域控制性能的影响,分析了压电片参数的变动趋势。为了比较稳态响应下局部控制方法的控制效果,基于分数阶状态方程设计了线性二次调节器（Linear quadratic regulator,LQR）控制方法。研究结果表明:提出的局部控制方法以及优化控制方法均能实现局部区域的振动控制,但优化控制方法需要的电压大;与LQR方法相比,局部控制方法在高频范围有更好的控制效果。
杨雪[2]（2021）在《基于局部路径拟合的Lagrange系统的变分积分子》文中指出由于保持了原有连续系统的内在几何结构,变分积分子特别适用于经典力学系统的模拟。鉴于此,本文提出了一种新的构造力学系统变分积分子的设计方式。新的构造方式利用离散变分原理,同时结合连续和离散的Euler-Lagrange方程,所构造出的变分积分子自动继承了连续系统的解所具有的几何特性,在模拟动力学系统的运动时十分高效。将这种新的构造方式应用到力学系统中去,可以发现所得到的变分积分子要比利用经典构造方式构造出来的变分积分子性能更为出色。根据离散Euler-Lagrange方程的形式可知,变分积分子的构造过程最终归结为计算离散Lagrange函数的偏导数,其中离散Lagrange函数是Lagrange函数在单个时间步长的积分,通常可由经典求积公式近似得到。由离散Lagrange函数的积分表达式可知,解析计算其偏导数会随之衍生一个新的且与连续Euler-Lagrange方程密切关联的积分,因此,构造变分积分子就可以不再以通过经典求积公式得到的具体形式的离散Lagrange函数为前提,而是可以直接基于一组离散结点近似新衍生的积分。在这些离散结点处,如果进一步让系统的拟合轨迹严格满足Euler-Lagrange方程,即运动方程,那么新的积分自动为零,相应地,计算离散Lagrange函数的偏导数就简化为计算连续Lagrange函数关于速度变量的偏导数。新的变分积分子其构造方法相当于对物理定律的离散,因而所得到的差分格式更贴近实际物理定律,在稳定性和精确性方面必然比传统算法更优秀。在对Lagrange系统作局部路径拟合时,主要采用了Lagrange插值多项式和Bernstein插值多项式,第四章用线性的简谐振子、非线性的单摆以及匀速圆周运动等多个算例来证明这种构造方式的有效性,得到的结论与实际相符。数值结果表明基于局部路径拟合构造出来的Lagrange系统的变分积分子要比利用经典构造方式构造出来的变分积分子性能更为出色,并且内部节点选取的越密集得到的变分积分子越精确。在模拟系统初始化问题上并未采取传统的欧拉法,而是利用局部路径拟合和连续的Euler-Lagrange方程给出了新的初始化方法。对该构造方式引入的误差本文也做了详细的分析并给出了一般性结论。采用Lagrange插值多项式对力学系统作局部路径拟合,所得到的变分积分子的精度与插值多项式的节点个数的奇偶性有着密不可分的关系。
冯梦凯[3]（2021）在《自驱动粒子系统中若干非平衡统计问题的理论研究》文中指出自驱动粒子或者活性粒子是一类具有将化学能、光能等自身或者外界能量转化为自身运动的能力的粒子,近些年在物理学、化学、工程科学,生命科学等各研究领域中都获得了广泛的关注。自驱动粒子所构成系统的一个重要特征是体系永远处于非平衡的状态,往往表现出非常新颖的动力学行为,不仅体现在单个粒子多样的运动模式,更有丰富的集体自组织行为,这与对应的处于平衡态的粒子系统有很大不同。目前领域内的相关研究主要集中在实验和计算机模拟等方面,而理论研究工作相对较少,难度和挑战较大。本文主要从非平衡统计理论出发讨论两类自驱动粒子群体动力学的重要问题:（1）模耦合理论研究自驱动粒子的玻璃化转变动力学我们从非平衡态统计物理的基本理论出发,得到了一个适用于自驱动粒子系统的模耦合理论框架。理论推导显示,玻璃化转变行为依赖于两个同粒子活性密切相关的重要参数:平均的瞬时扩散系数D和一个有效的结构因子S2（k）。模耦合方程的数值计算结果表明,玻璃化转变临界密度ρc随着自驱动粒子活性v0的增大而增大;在固定有效温度Teff的条件下,ρc随着自驱动粒子持续时间τp的增大而减小,这些结论同之前的模拟结果定性一致。我们还将这个模耦合理论框架推广到活性粒子和非活性粒子组成的二元混合系统。结果表明,玻璃化转变临界体积分数ηC随着活性粒子组分xA非线性的增长;且而当两种类型粒子大小不同时,出现了非单调的混合效应。我们还研究了惯性对自驱动粒子玻璃化转变的影响。首先我们建立了在非平衡稳态下基于欠阻尼布朗粒子的模耦合理论框架。结果显示自驱动粒子的质量确实会显着影响系统的玻璃化转变行为,这和平衡态下布朗粒子的行为有着本质的不同。（2）活性粒子构成的热库的统计性质我们使用平均场理论得到了活性粒子热库的密度涨落方程,在此基础上建立了描述示踪粒子等效运动的广义Langevin方程。由此进一步推导出了示踪粒子的等效扩散系数Deff、等效迁移率μeff所满足的自洽方程。结果发现等效扩散Deff随着自驱动粒子的活性Db的增大而非线性的增长,等效迁移率μeff也随着Db的增大而小幅增大,由此进一步给出了示踪粒子的等效温度Teff,这些理论预言的结果同我们的模拟都符合的较好。这一结果帮助我们更好地理解了自驱动粒子热库的统计性质。
杨浩[4]（2020）在《拓扑晶体绝缘体Sn1-xPbxTe（001）超导电性的STM研究》文中进行了进一步梳理拓扑超导体已成为一个极其热门的研究领域,这是由于拓扑超导体中蕴含着一种奇特的准粒子——Majorana零能模,这种准粒子遵从非Abelian统计规律,理论预言可以把它用于拓扑量子计算,从而极大地降低量子计算出错的概率。然而,天然的拓扑超导体材料非常稀少。在拓扑绝缘体发现后,理论学家预言拓扑超导电性可以在发生超导转变的拓扑绝缘体中实现。其中一种可行的方法是构造拓扑绝缘体与超导体异质结,通过超导近邻效应将超导电性引入到拓扑绝缘体中。理论预言在超导的拓扑绝缘体的磁通涡旋中心存在着Majorana零能模。实验上在Bi2Te3/Nb Se2异质结中通过扫描隧道显微镜观测到了Majorana零能模。最近理论预言在超导的拓扑晶体绝缘体的磁通涡旋中也存在Majorana零能模,而且其特别之处在于多个Majorana零能模可以共存于一个涡旋中。拓扑晶体绝缘体与拓扑绝缘体的拓扑性完全不同,目前人们已在拓扑晶体绝缘体中诱导出超导电性,但是是否具有拓扑超导电性还存在争议。在本论文中,我们用分子束外延法构造了拓扑晶体绝缘体Sn1-xPbxTe与传统超导体Pb形成的异质结,通过低温扫描隧道显微谱测量,系统研究了Sn1-xPbxTe（001）表面的超导电性。我们在石墨化的SiC衬底上制备出了原子级平整的Sn1-xPbxTe-Pb侧向异质结和纵向异质结。变温测量显示,在Sn1-xPbxTe中通过超导近邻效应诱导的超导转变温度（Tc）有7.0K,与Pb的超导转变温度7.2K非常接近,而且远高于用In掺杂的Sn1-xPbxTe的超导转变温度4.7K。在4.2K下,Sn1-xPbxTe超导能隙随距离的变化关系显示这两种异质结的超导近邻效应都非常强,超导相干长度大于200nm。由于超导针尖比正常态金属针尖具有更高的能量分辨率,所以STS谱用超导针尖测量。在4.2K下,Sn1-xPbxTe（001）表面的超导能隙呈peak-dip-hump的特征,与传统超导体Pb的超导能隙的U型特征明显不同。在0.38K下,Sn1-xPbxTe超导能隙peak-dip-hump的特征变得更加锐利,原先在4.2K下Sn1-xPbxTe的一个相干峰实际上由三个能量间距约0.3meV的峰组成。变温实验和数值模拟说明Sn1-xPbxTe d I/dV谱相干峰外侧的dip特征应对应于体能隙,而相干峰应为能隙内的in-gap states。准粒子干涉测量进一步证实这些超导能隙内的in-gap states是无能隙的表面态。反常的peak-dip-hump型超导能隙特征,超导能隙内多重的in-gap states,以及在超导能隙内零能处观测到四重对称性的准粒子干涉图案都支持在超导的拓扑晶体绝缘体Sn1-xPbxTe中存在拓扑超导电性。我们的工作首次证实拓扑晶体绝缘体的拓扑超导电性能够用超导针尖从态密度上直接分辨出来。另外,Sn1-xPbxTe-Pb异质结具有很强的超导近邻效应（相干长度在4.2K大于200nm）,较高的超导转变温度（Tc≈7.0K）,较小的Dirac点能量ED（-100-50me V）,这些优点使得该异质结日后很有希望制备成拓扑超导器件用于探测和操控多重Majorana零能模。
管勇[5]（2020）在《铯喷泉钟冷原子碰撞频移评定技术研究》文中研究指明时间单位“秒”,是通过铯-133原子的基态超精细能级之间的量子跃迁频率来定义的。铯原子喷泉钟作为实现秒定义的装置,在守时系统中标校着守时型原子钟的频率,是标准时间产生过程中不可或缺的部分。频率不确定度是原子钟性能的主要指标之一,可以用来衡量铯原子喷泉钟标校其他原子钟的性能。对所有可能引起偏离定义频率9 192 631 770 Hz值的频移项进行精确测量,获得每项频移的频移量,和评定该项频移量的不确定度,将各项不确定度合成为总的频率不确定度,作为表征铯原子喷泉钟性能的指标。铯喷泉钟以冷原子团（μK量级）为工作介质,通过垂直上抛的原子样品两次与微波场相互作用的方式来运行。随着温度的降低,原子的德布罗意波波长变大,铯原子之间的碰撞与常温下的碰撞有本质上不同,表现出显着的量子效应:自旋状态的交换,导致了原子能级的移动和跃迁频率的变化。在决定铯原子喷泉钟不确定度性能的各项系统频移项中,冷原子碰撞频移是最主要的系统频移项之一。本文围绕冷原子碰撞频移展开工作,对碰撞频移的物理机制与评定方法进行了理论分析,开展了技术研究,实现了冷原子碰撞频移的精确评定,具体内容如下:1. 冷原子碰撞频移的物理机制与测量方法分析。根据冷原子频移与密度的关系,确定了差分法测量碰撞频移的统计不确定度和系统不确定度。采用单变量拉比法制备高低不同密度的原子团并测量碰撞频移,对照实验数据和理论计算,分析了频移与原子密度比例的线性关系。参照理论分析结果分析研究了可能因为偏离线性关系而造成的各种系统误差因素。2. 绝热绝热跃迁方法测量碰撞频移理论与实验研究。为了获得冷原子碰撞频移测量的不确定度,分析了绝热跃迁过程中的原子状态随时间演化的过程以及精度偏差,得出了误差演化方程,从而可以更简明地分析该方法的误差来源、参数设置要求以及改进脉冲的设计。对脉冲形状参数、时间参数、频率参数,逐一通过理论分析与实验研究,确定不同因素对误差影响的可能性,确定实际参数可能选取的范围。对影响该方法精度的四种因素逐一分析并提出解决方案。首先,参数设置不当可能使得演化过程偏离量子绝热条件,产生误差。系统的误差研究指明了脉冲的功率幅度和调频幅度的合适范围。为了确定时间参数,精确测量分析了原子到达激励腔的精确时间,此结果同时可以用来确定利用干涉开关测量微波泄漏频移的时间参数设置。其次,脉冲中心频率与原子谐振频率偏差可能导致误差。实验分析测量了选态微波腔附近的磁场环境,采用短脉冲锁定原子跃迁来准确测量选态脉冲结束的空间位置的谐振频率,消除了一项主要影响绝热跃迁方法测量精度的因素。第三,对边带效应,确定了可以有效抑制边带效应的磁场值。第四,原子团中存在部分不是由选态过程引入的本底原子数,影响了原子数比例,造成误差。实验确定了该因素的基本性质,并能在消除该因素影响的情况下测量了绝热跃迁方法的不确定度。3. 双变量拉比法测量冷原子碰撞频移研究。在既有的冷原子碰撞频移测量方法的基础上,通过对选态均匀性标准的适度修改,从制备跃迁几率均匀一致的选态方法,改为对跃迁几率比值的均匀性,重新评估了双变量拉比法在冷原子碰撞频移测量中的适用性。通过方案设计,找到同时调整微波强度和频率,寻找合适参数的方法,改进后的方法可以得到任意密度比值的原子团,并有良好的均匀性。通过数值分析和实验测量,研究了双变量拉比方法原子总数比例的稳定性,并通过整体参数的改变评估了原子团局部均匀性,对利用此方法测量碰撞频移的精度做出了评估,并报告了一组测量结果。4. 实现了铯原子喷泉钟与世界协调时的比对。在每次一个月的三组比对中,对比不确定度2.9×10-15,部分验证了喷泉钟各项频移评估的准确性。
孙小涵[6]（2020）在《潜油螺杆泵专用定子氢化丁腈橡胶改性分子模拟》文中进行了进一步梳理随着潜油螺杆泵采油技术在我国日新月异的发展,其定子橡胶的使用寿命也在一定程度上影响着螺杆泵采油系统的使用效率。氢化丁腈橡胶（HNBR）由于具有优异的耐油性、耐介质腐蚀性,因此在航空航天、汽车工业领域均有广泛的应用;但对氢化丁腈橡胶的结构性质研究与影响其力学性能的主要因素鲜有探讨。本文通过分子模拟技术,研究了在增塑剂作用下氢化丁腈橡胶的物理性质与力学性质变化;在老化末期,进入分子链中的氧气含量增加的情况下,对氧气在氢化丁腈橡胶体系扩散的作用机理进行讨论分析;最后研究了聚合度不同的氢化丁腈橡胶分子链对拉伸行为的影响,主要结论如下:首先使用邻苯二甲酸二丁酯（DBP）增塑剂对氢化丁腈橡胶进行改性。首先分别对其进行溶度参数与径向分布函数分子模拟来计算二者相溶性。后对不同组分的氢化丁腈橡胶与DBP共混体系进行建模,发现DBP增塑剂的添加对降低氢化丁腈橡胶的玻璃化温度有显着效果,增大了氢化丁腈橡胶的适用温度范围。由于被氢化后的丁腈橡胶脆性较强,对共混体系进行力学常数计算发现当添加DBP增塑剂含量为10%时氢化丁腈橡胶分子链柔性最好,其弹性模量可降低20%左右,说明适量添加DBP在一定程度上可提高氢化丁腈橡胶延展性。其次通过对氧气在HNBR体系中扩散现象研究的MD模拟,发现HNBR分子链的自由体积随氧气分数增高而增大,说明氧气含量影响分子链的完整性,导致体系自由体积的增加。计算均方根位移中发现氧分子会破坏HNBR分子链的稳定性;但大量氧分子的存在对体系稳定性影响不大;说明小分子对HNBR分子链的影响有限。对HNBR分子链进行径向分布函数计算,发现随温度升高,处于C-H键与C-C键长位置的坐标下降愈明显。通过Lammps模拟后发现,在高温情况下,氧化在HNBR扩散中会生成甲醛、乙醛、甲烷、水以及羟基自由基等物质,佐证了对HNBR分子链进行径向分布函数计算的结论。最后分别对四种不同聚合度的氢化丁腈橡胶分子链进行相同扯断伸长率的分子模拟,构建模型后,对拉伸过程进行模拟后发现,聚合度越高的分子链应力响应越明显,拉伸效果更加。后对体系的不同势能进行分析,发现随着聚合度的增加,体系的紧凑型增强,影响范德华非键结势能的增加;同时分子链的缠结程度也越剧烈,需要越过的势垒能越大,故二面角扭转能变化明显;随着聚合度增加,体系的均方根位移（MSD）也降低,由于分子链的长度增加使其柔顺性增加,使链间更加容易产生牵拉。但在在聚合度达到50后MSD增长并不明显,说明聚合度的增加可以影响分子链的柔顺性使体系更容易发生缠结,但影响作用有限。
高鹏宇[7]（2020）在《打捞机器人误差补偿方法研究》文中认为本文所研究的打捞机器人主要用于抓取高价值水面漂浮物,由于其自身结构,动力学特性,环境等因素,其实现自动化抓取的精度难以保证,因此本文主要针对影响其抓取精度的主要因素,进行研究,进而提高其抓取精度。本文以打捞机器人系统的8自由度机械臂为研究对象,以位姿精度提升为目的,对其误差模型和参数辨识及其补偿方式进行了研究,包括其正向运动学模型及其静态结构参数误差的建模,基于臂杆柔性的弹性变形误差模型建立,动力学模型的建立及其模态分析、参数辨识方法及其综合误差补偿方法进行了研究。误差建模方面,本文对研究对象打捞机器人的误差来源进行分析,对打捞机器人的运动学及其运动学误差模型进行了研究,基于打捞机器人的正向运动学理论和微动理论,并通过改进传统DH参数描述的不足,引入了MDH模型,并参考了MCPC模型,建立了从基座到末端操作手的完整的静态误差模型。然后根据误差模型的表达方式,及雅克比矩阵理论,将误差模型泛化,建立其广义误差模型。弹性变形误差方面,本文以臂杆柔性为主要影响因素,建立了打捞机器人在受到外力和自身重力情况下的柔性误差模型;并基于臂杆柔性,采用Hamilton原理,建立了打捞机器人刚柔耦合动力学模型。通过该模型得到本文研究对象的动力学模型,并进行了打捞机器人的模态分析,分析了影响抓取过程中的主要臂杆的模态。在误差补偿方面,因为打捞机器人自由度过多,难以直接求解误差模型的情况,对打捞机器人采用粒子群算法,进行了参数辨识的研究。在研究过程中,针对优化问题容易出现多解的情况,对打捞机器人的误差参数进行分组,通过将一个具有大量参数的优化问题,简化成几个具有较少参数的优化问题,提高了辨识的准确性,快速性和稳定性。同时,针对打捞机器人其他影响因素,避免建立更多模型,而且模型过多,计算复杂,难以进行实施补偿的问题,采用了RBF算法对综合误差补偿进行了研究,以理论位姿为输入和实际位姿为输出进行RBF神经网络的训练,得到了一个可以通过理论位姿预测实际位姿的网络,而后利用误差补偿理论,进行了综合误差补偿。
谢武德[8]（2020）在《顶张力立管外流涡激-内流密度变化的动力特性研究》文中提出在近海及深海油气资源的开采中,顶张力立管具有输送效率高、连续性好和运输量大等优点,得到了广泛的应用。在海洋环境中,顶张力立管势必会受到外界海流和洋流等流场的作用。当外界来流具有一定的流速时,流经管道的尾流场中将会出现漩涡脱落的现象,致使管道周围的流体压力发生动态变化,从而激发管道发生振动,即涡激振动。涡激振动涉及到外界流场与管道结构之间的流固耦合作用,具有高度的非线性特性。另外,由于海底油气分离技术和成本的限制,一般采用管道对海底油气井产出的石油和天然气直接进行混合输送。此时,管道内部为石油和天然气组成的气液两相流。气体和液体在流动的过程中容易发生变形、分离和聚集,致使管内流体的质量和密度发生变化,从而激发管道发生振动。管内流体与管道结构之间也存在着较强的流固耦合作用,具有较高的不稳定性和随机性。在外流与内流的联合作用下,顶张力立管的振动涉及到外界流场-管道结构-管内流体的多场耦合作用,其动力响应十分复杂。为了确保管道的安全性、稳定性和耐久性,国内外众多学者和专家对此进行了深入的研究,并取得了丰硕的研究成果。但是,大多数的研究通常将管内流体简化为均质的单相流或者以单相流的理论分析两相流及多相流的影响,忽略了管内流体的质量和密度随时间和空间发生的变化。鉴于此,本文对外流与内流联合作用下顶张力立管的动力响应特性进行了深入的研究,并重点考虑了管内气液两相流流体质量和密度随时间和空间的变化。本文探索了外界流场对管道产生的涡激振动,管内气液两相流流体密度变化对管道的激励作用,以及外流涡激与内流密度变化联合作用下顶张力立管的动力响应特性,具体的研究内容和结论如下:（1）单独分析外界流场对管道的激励作用。分析外界流场流经管道对管道产生的水动力,包括涡激升力和拖曳力,考虑瞬时相对来流速度的影响,并采用尾流振子模型刻画涡激升力系数的变化,从而建立了外界流场激发管道发生涡激振动的水动力模型。将水动力模型用于预报弹性支撑刚性圆柱的涡激振动和均匀流或者剪切流作用下顶张力立管的涡激振动,并将预报结果与试验结果进行对比,验证了本理论模型的合理性和有效性。进一步,考虑了顶张力立管振动过程中的弯曲应变,对管道结构的疲劳损伤指数进行了计算,计算结果较为理想。当前建立的水动力模型能够用于实际工程中对顶张力立管的涡激振动进行有效地预报,并且能够合理地评估管道结构振动的疲劳损伤。（2）单独分析管内气液两相流对管道的激励作用。分析管道输送石油和天然气组成的气液两相流,管内具有多种流型,包括:气泡流、段塞流、块状流和环状流等,指出管内流体质量和密度的变化能够导致管道发生剧烈的振动。采用数学模型刻画管内流体的密度随时间和空间发生的变化,并对其进行改进,使流体密度的变化具有行波传递的特性,更符合实际情况。对微段控制体内流体质量的变化率进行推导,发现改进的流体密度变化数学模型满足流体流动的质量守恒定律。随后,采用动量定理并结合力平衡的原理,建立了管道输送气液两相流考虑流体密度变化的动力控制方程。对控制方程进行无量纲化,并采用有限差分法和Runge-Kutta法对其进行数值求解。通过与试验结果进行对比,验证了本理论模型的合理性和有效性。本理论模型能够合理地描述管内气液两相流流体密度的变化,能够有效地预报在管内气液两相流流体密度变化的激励下管道的振动响应。（3）进一步分析管内气液两相流流体密度的变化对管道的激励作用。分析管道的振动控制方程,发现管内流体密度随时间发生变化将对管道造成参数激励的作用。采用Galerkin方法对管道的振动控制方程进行离散,并进行降阶,得到微分矩阵方程,进而求解管道系统的特征复频和固有频率。随后,基于Floquet理论判定参数激励系统的稳定性及不稳定性,将参激共振的发生条件与试验结果进行对比,验证了本理论模型的有效性。采用本理论模型,详细地分析了管内流体的质量比、流速、压强和管道端部的轴向力、材料的粘滞阻尼和粘弹性阻尼对管道参数激励不稳定性区域的影响。研究表明:管内流体的质量比越大、流速越大、压强越大、管道端部的轴向力越小、材料的粘滞阻尼和粘弹性阻尼越小,参数激励共振的不稳定区域越宽,管道系统更不稳定。据此,给出了工程中防范参激共振发生的建议,比如:增加管道端部的轴向力或者提高管道材料的阻尼性质。（4）综合分析在管外流场和管内气液两相流流体密度变化的联合激励下,顶张力立管的动力响应特性。采用水动力模型模拟外界流场激发管道发生的涡激振动,并利用改进的流体密度变化模型描述管内气液两相流流体密度的变化,根据Hamilton原理推导了管外流场和管内密度变化流体联合作用下,顶张力立管的动力控制方程。对控制方程进行无量纲化,并进行数值求解,将理论模型的计算结果与试验结果进行对比,验证了本理论模型的合理性和有效性。采用本理论模型,探索了外流涡激和内流参激共同作用下管道的动力响应特性。研究表明:在参数激励的稳定区域内和不稳定区域内,内外流的联合作用将使管道振动响应的幅值变大或者变小;当管道涡激振动的主导模态被管内流体密度的变化所激发时,管道的振动响应将会发生较大的改变;由于激发模态的贡献作用或者不同激发模态之间的相互竞争,管道振动响应的时间-空间分布位移将变得不均匀、不规则、不具有周期性,管道的振动响应将会出现多个频率。进一步,分析了内外流作用下管道结构振动的疲劳损伤,指出:管内流体密度的变化将使管道振动响应的疲劳损伤变大,尤其是在参激共振时。（5）以某顶张力立管为例,分析不同外界流场和管内气液两相流流体密度变化对管道的联合激励作用。首先,考虑管道输送均质的石油,计算管道系统的固有频率,并与已有结果进行对比,进一步验证了本理论模型的有效性。其次,考虑管道输送石油和天然气组成的气液两相流,分析了管内流体的流速、流体的平均密度和管道顶端的张力对管道系统固有频率的影响。研究表明:管内流体的流速越大、流体的平均密度越大、管道顶端的张力越小,管道系统的各阶固有频率越小。进一步,考虑管内气液两相流流体密度变化对管道造成的参数激励作用,依据西非海域和我国南海北部海流场流速的分布情况,分别将外界流场取为均匀流场和剪切流场,探索了管内流体密度的变化对均匀外流和剪切外流作用下管道振动响应和疲劳损伤的影响。研究表明:当管内流体的密度随时间和空间发生变化时,在均匀外流或者剪切外流的作用下管道的振动响应将会变得不均匀,管道结构振动的疲劳损伤将会增大。（6）设计了气液两相流的试验装置,开展了管道输送气液两相流的试验。试验系统主要包括供水系统、供气系统、测试管道、位移测量系统和压强测量系统。采用高精度的激光位移传感器测量管道振动的位移,利用高速摄像机拍摄管内气液两相流的流动状态,利用高精度的压强传感器测量管内流体的压强。首先,通过自由衰减试验,测量了空管和满水管道的固有频率和阻尼,发现当管道中充满水,管道系统的固有频率将降低,阻尼比将增大。随后,在输水管道中逐渐加大空气的输入流量,探索了管内流体由水到气的变化过程。试验结果表明:在管内流体由水到气变化过程的中间区域,管道将会发生剧烈的振动,振动响应的频率将变大;随着气体输入流量的不断增加,管内流体压强的变化更为剧烈,平均压强将变大。
党松琳[9]（2020）在《小型无人直升机航迹跟踪及导航控制研究》文中研究说明近年来,小型无人直升机及其相关技术得到了快速发展,被应用于军事和民用的许多领域。小型无人直升机具有可垂直起降,机动性高,续航时间长等特点,但是其内外部结构较为复杂,整体呈现静不稳定性,状态参数之间存在强耦合,系统高度非线性,这些因素都给小型无人直升机飞行控制系统的设计带来了较大的挑战,也制约了小型无人直升机更进一步的广泛应用。本文基于小型无人直升机的飞行动力学结构特性给出了其非线性和线性模型,对于线性模型,采用了一种姿态-位置的内外环飞行控制回路,并采用H∞方法对控制率进行求解以提高系统控制的鲁棒性,对于非线性模型,则采用反步法对各子系统飞行控制率进行推导,并结合观测器对扰动进行预估抑制,最后将飞行控制系统与航迹规划算法进行融合,构建了小型无人直升机的自主导航策略,并借助粒子群方法对自主导航系统的相关参数进行了优化。本文主要研究内容如下:1.无人直升机数学模型的建立。基于无人直升机的飞行动力学特征,建立了无人直升机的力和力矩方程、运动学方程和刚体动力学方程,总结归纳后得到了无人直升机的机理模型。将该机理模型经过一定简化,则得到目前使用较为广泛的非线性模型形式;而通过小扰动法对机理模型进行线性化处理,则得到了无人直升机的线性模型。无人直升机的线性和非线性模型是飞行控制系统和自主导航系统搭建的基础。2.将H∞鲁棒控制率应用到无人直升机的姿态和位置控制中。首先采用H∞控制给出了线性时不变系统静态输出反馈的具体形式,接着通过一种高效的数值解法对输出反馈的增益系数矩阵进行求解,最后将其应用到无人直升机内外环的控制回路中,并通过数值仿真对控制器的性能进行了验证。3.将反步控制与扰动观测器结合,对内外部扰动作用下的无人直升机非线性模型进行控制。首先采用反步控制策略对非线性模型下含扰动项的各个子系统的控制率进行了递归求解,接着借助李雅普诺夫第二定理对反步控制率的稳定性进行了理论证明,对于反步控制率中存在的扰动项通过观测器进行预估,最后通过阶跃信号的跟踪仿真,验证了该控制策略的动态响应性能、航迹跟踪能力和扰动抑制能力。4.建立无人直升机飞行控制系统与航迹规划算法相结合的自主导航控制策略。首先建立飞行控制系统与航迹规划算法结合的导航控制回路,接着通过数值仿真对导航控制策略的可行性进行验证,然后改进算法完善导航控制策略,最后借助粒子群优化算法对导航控制回路的相关参数进行择优。
刘士炜[10]（2020）在《激光场中粒子碰撞的经典轨道动力学研究》文中研究表明自α粒子散射实验成功地揭示了“原子核式结构”以来,粒子碰撞逐渐成为人类认识与探索物质运动规律、相互作用以及它们的内部结构的重要思想与主要途径之一。在原子分子物理学中,人们主要是通过粒子碰撞进而研究原子分子的电离以及激发等的性质;在凝聚态物理学中则主要是利用电子衍射,中子衍射以及X射线晶体衍射等手段来获取晶体等的内部状态;而在高能物理领域,粒子碰撞也是人们用来探索与发现基本粒子组成的重要工具。近年来随着激光技术的飞速发展,特别是从上世纪八十年代的啁啾脉冲放大技术的产生与发展使得激光场所对应的电场可以轻易地与原子核对电子的库仑作用相比拟,如此强的激光场将会对粒子碰撞产生巨大的影响。一方面激光场的存在将影响电子或其他粒子与原子碰撞电离的散射截面;另一方面在激光与原子分子等的相互作用中,激光场驱动电子再碰撞过程产生的高次谐波等现象促进了阿秒科学等的快速发展。此外,激光辅助的核反应过程也是当前研究的主要热点问题。随着实验技术上的不断推陈致新,越来越多的新奇的物理现象需要理论研究来解释与描述。然而以量子力学为基础的理论方法在涉及多个粒子相互作用的多体计算中寸步难行,从牛顿力学规律出发的经典轨道蒙特卡罗方法由于其自身特点在多体计算中也有着诸多不足。因此,发展更为完善的理论计算方法用以描述实验观测现象背后的物理机制已是当前研究的重中之重。本文着眼于建立与改进经典轨道蒙特卡罗方法,围绕粒子碰撞的电离问题进行了一系列的有趣探索。我们致力于研究激光场中电子与原子碰撞、正电子与原子碰撞、原子本身电离电子的再碰撞以及氘氚核子的碰撞过程中的一些现象,其主要内容包括:一、我们通过利用两个Gaussian波包之间的平均Coulomb势构建两个电子之间的等效的相互作用势,来建立自旋相关的经典轨道蒙特卡罗方法并用以研究自旋标记电子与氢原子的碰撞过程。我们将模型的数值结果与现有实验数据以及量子力学的基准计算进行比较。对于近阈值能量范围内的电子与氢原子散射系统,我们验证了模型的合理性并系统研究了包括电离截面、自旋不对称度、电子角分布以及电子之间的能量分配等的物理量的相关性质,讨论了有关这些物理量的自旋相关的有趣预测,并给出了相应的典型轨迹。我们还将模型应用于激光辅助的电子与原子的碰撞,并提出了对强度为1011W/cm2的激光场进行电离自旋不对称度的有趣操控。我们期望该方法可以为多电子原子中的多重电离以及自旋依赖的激光辅助电离提供直观而可行的理论基础。二、通过改进经典轨道蒙特卡罗方法来研究正电子与氢原子碰撞的碎裂动力学过程,该方法是在传统的经典轨道模型的基础上引入Heisenberg势的量子修正。我们通过数值计算来澄清先前实验与理论中对着名的Wannier阈值定律指数的争议,得到的结果与量子力学计算类似。我们提出了一种用以研究逃逸电子和正电子的角分布和能量分配的关联谱,来可视化逃逸粒子能量分配的高度不平衡方式并与电子-氢原子碰撞系统的均匀的能量共享方式形成鲜明对比。通过分析不同碎裂通道的正电子和电子空间分布的快照图,我们区分了碎裂过程中的前向散射和背向散射发生的不同机理,我们还研究了激光辅助的正电子与氢原子碰撞,结果表明即使使用峰值强度低至1011W/cm2的激光脉冲,也可以有效调制各种通道的转变。三、通过改进的经典轨道蒙特卡罗方法研究激光与锂原子相互作用的三重电离。我们获得了锂原子稳定的基态构型的壳层结构并模拟了激光强度在1013W/cm2至1017W/cm2范围内的锂的总电离概率。通过绘制电离后Li3+离子的动量分布图来详细描述了锂原子序列三重电离与非序列三重电离的差异。根据Dalitz图中映射的三电子能量分布来阐释非序列三重电离的三种类型的再碰撞机制并看到了存在清晰的代表（e,3e）电子关联的能量分配方式。四、我们建立了一种半经典方法来研究激光场对氘氚碰撞的聚变截面的影响。我们将氘氚碰撞相对运动Hamilton量区分为三个不同区域,并对不同的区域分别进行处理。首先利用经典轨道模拟方法获得激光场中氘氚碰撞过程的最小相对距离,并将其近似地看成氘氚碰撞Coulomb势垒隧穿的转变点,然后通过Wentzel-Kramers-Brillouin方法描述隧穿过程,最后通过隧穿率获得相应的聚变截面。我们的结果表明强激光场通过“平均抖动”效应增大原子核的碰撞能量而显着增强Coulomb势垒贯穿来有效地改善聚变截面的主要机制。在本文最后我们总结了全文的研究内容,并对经典轨道蒙特卡罗方法的深入应用做了展望。
二、Hamilton原理对粒子运动的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Hamilton原理对粒子运动的影响（论文提纲范文）
（1）分数阶粘弹性梁振动特性分析与控制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 粘弹性梁结构国内外研究现状 |
| 1.2.1 粘弹性材料本构模型 |
| 1.2.2 粘弹性夹层梁研究进展 |
| 1.2.3 非均匀梁的振动分析 |
| 1.3 夹层梁振动控制研究现状 |
| 1.4 论文的主要研究内容以及创新性 |
| 第二章 振动分析方法以及基础理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分数阶微积分理论 |
| 2.3 分数阶粘弹性本构方程 |
| 2.4 波向量法基本理论 |
| 2.5 压电理论基础 |
| 2.5.1 压电效应 |
| 2.5.2 压电方程 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于波向量法的分数阶粘弹性均匀梁振动分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 波向量法求解可行性分析 |
| 3.2.1 粘弹性梁分数阶动力学模型 |
| 3.2.2 算例验证 |
| 3.3 振动波在非连续梁界面传递特性分析 |
| 3.3.1 材料非连续界面 |
| 3.3.2 材料截面非连续界面 |
| 3.3.3 截面非连续界面 |
| 3.4 多跨梁振动特性分析 |
| 3.4.1 支撑周期分布粘弹性梁 |
| 3.4.2 支撑位置优化的粘弹性梁 |
| 3.5 分段均匀梁振动特性分析 |
| 3.5.1 振动分析方法 |
| 3.5.2 算例与结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于波向量法的粘弹性非均匀梁振动分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 粘弹性连续变截面梁振动特性分析 |
| 4.2.1 振动分析方法 |
| 4.2.2 算例与结果分析 |
| 4.3 轴向非均匀梁振动分析 |
| 4.3.1 等截面轴向功能梯度梁 |
| 4.3.2 轴向非均匀粘弹性梁 |
| 4.4 声学黑洞梁结构的振动波传递特性分析 |
| 4.4.1 传统声学黑洞梁结构 |
| 4.4.2 多材料分布ABH梁结构 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 粘弹性夹层梁分数阶动力学建模与振动分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 约束阻尼夹层梁分数阶动力学建模与振动分析 |
| 5.2.1 约束阻尼夹层梁分数阶模型建模 |
| 5.2.2 约束阻尼夹层梁的振动特性分析 |
| 5.3 覆膜夹层梁分数阶动力学建模与振动分析 |
| 5.3.1 覆膜夹层梁的分数阶动力学模型 |
| 5.3.2 覆膜夹层梁的振动特性分析 |
| 5.3.3 振动特性影响因素分析 |
| 5.4 覆膜夹层梁实验分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 粘弹性覆膜夹层梁振动控制研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 压电覆膜夹层梁的分数阶动力学方程 |
| 6.2.1 压电驱动方程 |
| 6.2.2 压电传感方程 |
| 6.3 基于粒子群优化算法的优化控制方法 |
| 6.3.1 PSO算法 |
| 6.3.2 双压电片夹层梁 |
| 6.3.3 算例与结果分析 |
| 6.4 基于波向量法的振动波反馈局部控制方法 |
| 6.4.1 单压电片夹层梁振动控制 |
| 6.4.2 双压电片夹层梁振动控制 |
| 6.4.3 局部反馈控制影响因素分析 |
| 6.5 基于夹层梁分数阶模型的LQR控制方法 |
| 6.5.1 分数阶状态空间方程 |
| 6.5.2 LQR控制算法设计 |
| 6.5.3 算例与结果分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 参考文献 |
（2）基于局部路径拟合的Lagrange系统的变分积分子（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究内容 |
| 第二章 Lagrange力学与变分积分子 |
| 2.1 Lagrange力学 |
| 2.2 变分积分子 |
| 第三章 基于局部路径拟合的构造方法 |
| 3.1 构造力学系统的变分积分子 |
| 3.2 误差分析 |
| 3.3 完整约束系统的变分积分子 |
| 第四章 数值算例 |
| 4.1 算例1——简谐振子 |
| 4.2 算例2——单摆 |
| 4.3 算例3——粒子在角速度为?的旋转圆环上滑动 |
| 4.4 算例4——匀速圆周运动 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（3）自驱动粒子系统中若干非平衡统计问题的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 自驱动粒子简介 |
| 1.2 自驱动粒子的理论建模 |
| 1.3 活性粒子集体行为 |
| 1.3.1 活性诱导相分离 |
| 1.3.2 活性粒子库 |
| 1.3.3 活性粒子系统的玻璃化转变 |
| 1.4 多粒子系统的理论 |
| 1.4.1 活性粒子的场论模型 |
| 1.4.2 非平衡线性响应 |
| 1.5 玻璃化转变 |
| 1.5.1 玻璃和玻璃化转变简介 |
| 1.5.2 玻璃化转变的热力学性质 |
| 1.6 本章小节 |
| 第2章 模耦合理论介绍 |
| 2.1 投影算子方法 |
| 2.2 关联函数计算 |
| 2.2.1 密度涨落 |
| 2.3 模耦合近似 |
| 2.4 中间自散射函数 |
| 2.5 非遍历因子 |
| 2.6 过阻尼布朗粒子系统 |
| 2.7 欠阻尼布朗粒子系统 |
| 2.8 多组分系统 |
| 2.9 Schematic模型 |
| 2.10 无热自驱粒子的玻璃化转变 |
| 2.11 本章小节 |
| 第3章 自驱动粒子系统玻璃化转变理论 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单组分体系的模耦合理论 |
| 3.2.1 模型设定 |
| 3.2.2 理论推导 |
| 3.2.3 数值模拟计算结果 |
| 3.3 多组分混合系统的理论框架 |
| 3.3.1 模型设定 |
| 3.3.2 理论推导 |
| 3.3.3 数值模拟计算结果 |
| 3.4 自驱动粒子玻璃化转变的惯性效应 |
| 3.4.1 欠阻尼活性布朗粒子 |
| 3.4.2 有效Fokker-Planck方程 |
| 3.4.3 欠阻尼活性系统模耦合理论 |
| 3.4.4 活性OU粒子的情况 |
| 3.5 本章小结和讨论 |
| 第4章 活性粒子热库的平均场理论 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型和理论 |
| 4.2.1 平均场近似 |
| 4.2.2 广义Langevin方程 |
| 4.3 理论的应用 |
| 4.3.1 有效扩散 |
| 4.3.2 有效迁移率 |
| 4.4 本章小结和讨论 |
| 第5章 总结和展望 |
| 5.1 研究内容总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 数学推导 |
| A.1 推导中几个恒等分解的证明 |
| A.1.1 Dyson分解 |
| A.1.2 附录C.2节中恒等分解的证明 |
| A.2 常用积分变换 |
| A.2.1 中心对称体系Fourier变换 |
| A.2.2 Laplace变换 |
| A.2.3 Laplace变换和逆变换的数值算法 |
| 附录B 随机系统的统计物理 |
| B.1 随机系统的关联函数 |
| B.2 有效Smoluchowski方程的推导 |
| B.3 Dean方程的推导 |
| B.4 关联函数计算 |
| B.4.1 Ornstein-Uhlenbeck噪声 |
| B.4.2 ABP角度扩散 |
| B.4.3 活性布朗粒子的平均动能 |
| 附录C 模耦合理论 |
| C.1 基本性质 |
| C.2 模耦合近似 |
| C.3 不动点定理 |
| C.4 级数收敛性质 |
| C.5 不可约记忆函数 |
| C.6 数值计算 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）拓扑晶体绝缘体Sn1-xPbxTe（001）超导电性的STM研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 拓扑绝缘体 |
| 1.2 拓扑晶体绝缘体 |
| 1.3 拓扑超导体 |
| 1.4 Majorana零能模 |
| 第二章 实验仪器与原理 |
| 2.1 超高真空技术 |
| 2.1.1 真空的概念 |
| 2.1.2 真空的获取 |
| 2.1.3 真空的测量与检漏 |
| 2.1.4 常用的真空元件 |
| 2.2 分子束外延生长技术 |
| 2.2.1 K-Cell源及E-Beam源 |
| 2.2.2 样品衬底的处理 |
| 2.2.3 薄膜的生长方式及反射式高能电子衍射 |
| 2.3 极低温强磁场技术 |
| 2.4 扫描隧道显微镜 |
| 2.4.1 扫描隧道显微镜原理 |
| 2.4.2 扫描隧道显微谱原理 |
| 2.4.3 扫描隧道显微镜构造 |
| 2.4.4 扫描探针的制作 |
| 第三章 4.2K下 Sn_(1-x)Pb_xTe-Pb异质结中超导近邻效应及拓扑表面态超导电性的研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 Sn_(1-x)Pb_xTe-Pb异质结的MBE生长 |
| 3.3 4.2K下 Sn_(1-x)Pb_xTe-Pb异质结超导近邻效应的测量 |
| 3.4 4.2K下 Sn_(1-x)Pb_xTe-Pb异质结超导能隙特征的分析 |
| 3.5 4.2K下 Sn_(1-x)Pb_xTe-Pb异质结准粒子干涉的测量 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 0.38K下 Sn_(1-x)Pb_xTe-Pb异质结中拓扑表面态引起的多重in-gap states |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 Sn_(1-x)Pb_xTe-Pb异质结变温实验的测量 |
| 4.3 0.38K下 Sn_(1-x)Pb_xTe-Pb异质结更精细的超导能隙特征 |
| 4.4 0.38K下 Sn_(1-x)Pb_xTe-Pb异质结准粒子干涉的测量 |
| 4.5 本章小结 |
| 全文总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
（5）铯喷泉钟冷原子碰撞频移评定技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 铯原子喷泉钟与秒定义 |
| 1.2 铯原子喷泉钟在守时系统中的作用 |
| 1.3 铯原子喷泉钟的研究现状 |
| 1.4 章节安排 |
| 第2章 铯原子喷泉钟的原理与结构 |
| 2.1 铯原子喷泉钟的原理与工作过程 |
| 2.1.1 铯原子与微波场的相互作用理论 |
| 2.1.2 工作过程 |
| 2.2 铯原子喷泉钟的性能表征 |
| 2.2.1 频率稳定度 |
| 2.2.2 频率不确定度 |
| 2.3 铯原子喷泉钟的结构 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 冷原子碰撞频移的理论及相关因素研究 |
| 3.1 碰撞频移的理论分析 |
| 3.1.1 两体碰撞 |
| 3.1.2 原子碰撞的总频移 |
| 3.2 影响碰撞频移测量的相关因素的实验研究 |
| 3.2.1 原子团的速度分布与空间分布 |
| 3.2.2 激励腔微波功率稳定性的实验研究 |
| 3.2.3 原子团上抛轨迹的精确测量 |
| 3.2.4 腔牵引频移 |
| 3.3 差分法 |
| 3.3.1 差分法的不确定度分析 |
| 3.3.2 减小碰撞频移系统不确定度的途径 |
| 3.3.3 有效密度与选态 |
| 3.4 冷原子碰撞频移的模拟 |
| 3.5 拉比法 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 绝热跃迁方法与双变量拉比法的研究 |
| 4.1 绝热跃迁方法 |
| 4.1.1 Jaynes-Cummings模型 |
| 4.1.2 缀饰态的态矢量空间 |
| 4.1.3 量子绝热条件 |
| 4.1.4 绝热跃迁的实验实现 |
| 4.1.5 绝热跃迁方法的误差演化方程 |
| 4.1.6 绝热跃迁法的实验测量 |
| 4.1.7 全脉冲参数的实验研究 |
| 4.1.8 半脉冲参数的实验研究 |
| 4.1.9 绝热跃迁方法的不确定度分析 |
| 4.2 双变量拉比法 |
| 4.2.1 理论分析 |
| 4.2.2 双变量拉比法均匀度的实验测定 |
| 4.2.3 双变量拉比法锁定测量碰撞频移 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 铯原子喷泉钟与UTC的比对 |
| 5.1 NTSC-F1的总不确定度 |
| 5.2 比对方法 |
| 5.3 比对方法与结果 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 缩略词 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）潜油螺杆泵专用定子氢化丁腈橡胶改性分子模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及来源 |
| 1.1.1 潜油螺杆泵技术的发展 |
| 1.1.2 螺杆泵定子橡胶材质特点 |
| 1.2 氢化丁腈橡胶与橡胶弹性体的的发展 |
| 1.2.1 氢化丁腈橡胶研究与发展 |
| 1.2.2 氢化丁腈橡胶的应用 |
| 1.3 橡胶弹性理论 |
| 1.3.1 橡胶弹性理论 |
| 1.3.2 交联和硫化 |
| 1.4 分子动力学的发展及研究现状 |
| 1.4.1 分子动力学的发展 |
| 1.4.2 分子动力学模拟在高分子材料领域的研究成果 |
| 1.5 课题研究内容及意义 |
| 第2章 分子动力学方法 |
| 2.1 分子动力学方程 |
| 2.1.1 拉格朗日方程 |
| 2.1.2 哈密顿(Hamilton)方程 |
| 2.2 分子动力学模拟关键技术 |
| 2.2.1 .边界条件 |
| 2.2.2 势函数 |
| 2.2.3 系综 |
| 2.2.4 截断距离与电荷基团 |
| 2.2.5 长程力的计算 |
| 2.2.6 控温方法 |
| 2.2.7 能量最小化 |
| 2.3 分子动力学模拟基本步骤 |
| 2.4 模型的构建与计算方法 |
| 2.4.1 分子建模过程 |
| 2.4.2 退火模拟及计算方法 |
| 2.4.3 弛豫模拟与分析 |
| 第3章 DBP增塑HNBR分子模拟 |
| 3.1 模型的构建与体系平衡 |
| 3.2 相溶性计算 |
| 3.2.1 溶度参数(δ)的确定 |
| 3.2.2 体系相容性预测 |
| 3.3 玻璃化温度转变与力学性能研究 |
| 3.3.1 玻璃化转变温度(Tg) |
| 3.3.2 力学性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 老化末期氧气氧影响的氢化丁腈橡胶分子模拟 |
| 4.1 模型的构建与模拟细节 |
| 4.2 自由体积 |
| 4.3 动力学特性分析 |
| 4.4 弛豫 |
| 4.5 不同温度下径向分布函数 |
| 4.6 Reaxff力场模拟氧化产物 |
| 4.6.1 Reaxff力场及模拟细节 |
| 4.6.2 氧化生成物分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 聚合度不同对HNBR分子体系拉伸程度的影响 |
| 5.1 力场参数设定与模型构建 |
| 5.2 拉伸过程中模型变化与应力应变分析 |
| 5.3 拉伸过程中能量变化分析 |
| 5.4 拉伸过程中结构变化分析模型 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（7）打捞机器人误差补偿方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状概述 |
| 1.2.1 运动学误差建模的研究 |
| 1.2.2 柔性误差建模的研究 |
| 1.2.3 误差参数辨识的研究 |
| 1.2.4 刚柔耦合力学及其模态分析的研究 |
| 1.2.5 误差补偿方法研究 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 打捞机器人运动学及静态误差建模 |
| 2.1 打捞机器人误差来源分析 |
| 2.2 打捞机器人运动学模型 |
| 2.2.1 基于D-H模型的打捞机器人运动学模型 |
| 2.2.2 MD-H模型 |
| 2.2.3 修正的MD-H模型 |
| 2.3 打捞机器人误差模型的建立 |
| 2.3.1 中间连杆的误差模型 |
| 2.3.2 末端操作手到末端法兰的误差模型 |
| 2.3.3 打捞机器人的总误差模型及其广义误差模型 |
| 2.3.4 打捞机器人的雅克比矩阵及其广义误差模型 |
| 2.4 仿真分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 打捞机器人柔性误差及其动力学特性分析 |
| 3.1 连杆柔性误差理论 |
| 3.1.1 等截面臂杆的弹性变形 |
| 3.1.2 变截面机械臂的弹性变形 |
| 3.1.3 仿真分析 |
| 3.1.4 综合误差模型 |
| 3.2 打捞机器人动力学特性研究 |
| 3.2.1 建模方法 |
| 3.2.2 机械臂的坐标描述 |
| 3.2.3 系统动能的表达 |
| 3.2.4 系统势能的表达 |
| 3.2.5 基于Hamilton原理的系统动力学建模 |
| 3.2.6 振动分析 |
| 3.2.7 动力学模型 |
| 3.2.8 受到外力影响时候的关节振动分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 打捞机器人的参数辨识和误差补偿研究 |
| 4.1 基于粒子群算法的静态误差参数辨识 |
| 4.1.1 粒子群算法概述 |
| 4.1.2 基于粒子群算法的打捞机器人运动误差参数辨识 |
| 4.1.3 粒子群参数辨识算法和适应度函数的设计 |
| 4.1.4 误差参数分组的研究 |
| 4.1.5 仿真分析 |
| 4.1.6 小结 |
| 4.2 基于RBF神经网络的误差补偿研究 |
| 4.2.1 RBF神经网络的概述 |
| 4.2.2 RBF神经网络训练过程 |
| 4.2.3 其他参数的设计及其初始化 |
| 4.2.4 打捞机器人的误差补偿 |
| 4.2.5 仿真分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（8）顶张力立管外流涡激-内流密度变化的动力特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 管外流场涡激振动的研究现状 |
| 1.2.2 管内流体对管道作用的研究现状 |
| 1.2.3 外流与内流联合作用的研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 外界流场作用下顶张力立管的涡激振动 |
| 2.1 顶张力立管的基本结构及理论假设条件 |
| 2.1.1 顶张力立管的基本结构 |
| 2.1.2 理论建模的假设条件 |
| 2.2 涡激振动的发生机理及主要特征 |
| 2.2.1 漩涡的脱落 |
| 2.2.2 漩涡脱落的频率 |
| 2.2.3 流场对圆柱的作用力 |
| 2.2.4 涡激振动的主要特征 |
| 2.3 涡激振动的水动力模型 |
| 2.4 弹性支撑刚性圆柱的涡激振动 |
| 2.4.1 理论模型的建立 |
| 2.4.2 数值求解方法 |
| 2.4.3 与试验的对比验证 |
| 2.5 顶张力立管的涡激振动 |
| 2.5.1 理论模型的建立 |
| 2.5.2 数值求解方法 |
| 2.5.3 模态分析法 |
| 2.5.4 疲劳损伤指数 |
| 2.5.5 与试验的对比验证 |
| 2.6 涡激振动防范的主要措施 |
| 2.7 本章小节 |
| 第3章 管内流体密度变化与管道结构振动的耦合 |
| 3.1 管内气液两相流的基本特点及理论 |
| 3.1.1 气液两相流的流型 |
| 3.1.2 气液两相流的基本理论 |
| 3.1.3 气液两相流对管道的作用 |
| 3.2 管内流体密度变化的数学模型 |
| 3.2.1 流体密度变化模型 |
| 3.2.2 改进的流体密度变化模型 |
| 3.3 管内流体密度变化与管道振动的流固耦合 |
| 3.3.1 理论建模的假设条件 |
| 3.3.2 微段受力分析 |
| 3.3.3 质量守恒定律 |
| 3.3.4 流固耦合方程的建立 |
| 3.4 振动方程的数值求解 |
| 3.4.1 振动方程的无量纲化 |
| 3.4.2 有限差分法 |
| 3.4.3 Runge-Kutta积分法 |
| 3.5 理论模型与试验的对比验证 |
| 3.5.1 试验的简介 |
| 3.5.2 管内气液段塞流的模拟 |
| 3.5.3 与试验结果的对比验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 管内流体密度变化对管道的激励作用 |
| 4.1 输流管道的振动方程 |
| 4.1.1 粘弹性材料 |
| 4.1.2 管道的振动方程 |
| 4.1.3 参数激励的特点 |
| 4.2 振动方程的Galerkin方法离散 |
| 4.3 输流管道的特征复频 |
| 4.3.1 特征复频的求解 |
| 4.3.2 与已有理论解的对比验证 |
| 4.3.3 特征复频的影响分析 |
| 4.4 参数激励的稳定性分析 |
| 4.4.1 Floquet理论 |
| 4.4.2 不稳定性的判定 |
| 4.4.3 与试验的对比验证 |
| 4.4.4 不稳定性的影响分析 |
| 4.5 工程中不稳定性防范的建议 |
| 4.6 管道的非线性振动特性 |
| 4.6.1 管道的非线性振动方程 |
| 4.6.2 非线性振动方程的验证 |
| 4.6.3 亚临界区域内的振动 |
| 4.6.4 超临界区域内的振动 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 外流与内流联合作用下顶张力立管的振动特性 |
| 5.1 内外流作用下顶张力立管的振动方程 |
| 5.1.1 理论建模的假设条件 |
| 5.1.2 管外流场涡激振动的水动力模型 |
| 5.1.3 管内流体密度变化的数学模型 |
| 5.1.4 基于Hamilton原理推导管道的振动方程 |
| 5.1.5 振动方程的无量纲化 |
| 5.2 管内流体密度变化的参数激励 |
| 5.2.1 振动方程的离散降阶 |
| 5.2.2 固有频率的求解 |
| 5.2.3 参数激励的不稳定区域 |
| 5.3 理论模型与试验的对比验证 |
| 5.3.1 振动方程的数值求解 |
| 5.3.2 与试验的对比验证 |
| 5.4 内外流作用下管道的振动响应分析 |
| 5.4.1 内流密度变化频率对管道第一阶模态涡激振动的影响 |
| 5.4.2 内流密度变化频率对管道第二阶模态涡激振动的影响 |
| 5.4.3 内流密度变化频率对管道非锁定状态涡激振动的影响 |
| 5.4.4 内流密度变化幅值对管道涡激振动的影响 |
| 5.4.5 内流密度变化初始相位角对管道涡激振动的影响 |
| 5.5 内外流联合作用下管道结构振动的疲劳损伤 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 不同外流与内流作用下顶张力立管的振动特性 |
| 6.1 顶张力立管的主要参数 |
| 6.2 顶张力立管固有频率的影响分析 |
| 6.2.1 管内流速的影响 |
| 6.2.2 管内流体平均密度的影响 |
| 6.2.3 顶端张力的影响 |
| 6.3 管内流体密度变化的参数激励 |
| 6.4 外界流场流速的分布 |
| 6.5 均匀外流作用下立管的振动 |
| 6.5.1 立管的振动响应分析 |
| 6.5.2 立管振动的疲劳损伤 |
| 6.6 剪切外流作用下立管的振动 |
| 6.6.1 立管的振动响应分析 |
| 6.6.2 立管振动的疲劳损伤 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 管道输送气液两相流的试验 |
| 7.1 试验装置系统 |
| 7.2 试验组次及数据处理方法 |
| 7.2.1 试验组次 |
| 7.2.2 数据处理方法 |
| 7.3 管内气液两相流的流动状态 |
| 7.4 管道的振动响应分析 |
| 7.4.1 自由衰减试验 |
| 7.4.2 振动响应试验 |
| 7.5 管内流体压强的分析 |
| 7.5.1 管道上游压强 |
| 7.5.2 管道下游压强 |
| 7.6 本章小节 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 研究结论 |
| 8.2 论文创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）小型无人直升机航迹跟踪及导航控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 无人直升机动力学建模 |
| 1.2.2 无人直升机飞行控制算法 |
| 1.2.3 无人直升机航迹规划算法 |
| 1.3 研究内容及结构安排 |
| 第二章 小型无人直升机动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 小型无人直升机整体结构 |
| 2.3 坐标系及其转换 |
| 2.4 小型无人直升机飞行动力学结构 |
| 2.4.1 无人直升机运动学 |
| 2.4.2 无人直升机动力学 |
| 2.5 小型无人直升机的力和力矩 |
| 2.5.1 主旋翼的力和力矩 |
| 2.5.2 尾翼的力和力矩 |
| 2.5.3 机身的力和力矩 |
| 2.5.4 垂尾的力和力矩 |
| 2.5.5 平尾的力和力矩 |
| 2.6 小型无人直升机模型 |
| 2.6.1 机理模型 |
| 2.6.2 非线性模型 |
| 2.6.3 线性模型 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 小型无人直升机H_∞鲁棒控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数学预备知识 |
| 3.2.1 Hamilton矩阵与Riccati方程 |
| 3.2.2 H_∞优化控制描述 |
| 3.3 H_∞静态输出反馈控制 |
| 3.3.1 系统状态空间描述 |
| 3.3.2 L_2增益设计问题 |
| 3.4 无人直升机控制器的设计 |
| 3.4.1 控制量的低通滤波处理 |
| 3.4.2 内环控制器的设计 |
| 3.4.3 外环控制器的设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 小型无人直升机非线性反步控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 非线性反步控制率设计 |
| 4.2.1 位置控制率设计 |
| 4.2.2 航向角控制率设计 |
| 4.2.3 旋转矩阵控制率设计 |
| 4.2.4 角速度控制率设计 |
| 4.2.5 系统稳定性证明 |
| 4.3 非线性扰动观测器设计 |
| 4.4 仿真与验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 无人直升机的自主导航控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 人工势场法 |
| 5.3 自主导航控制设计 |
| 5.3.1 自主导航控制回路 |
| 5.3.2 数值仿真与分析 |
| 5.4 自主导航控制的参数优化 |
| 5.4.1 粒子群优化算法 |
| 5.4.2 粒子群算法在自主导航中的应用及仿真 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（10）激光场中粒子碰撞的经典轨道动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 粒子碰撞是认识物理世界的重要手段 |
| 1.1.1 α粒子散射实验及其发展 |
| 1.1.2 中子散射实验认识晶格结构 |
| 1.1.3 高能粒子碰撞 |
| 1.1.4 粒子碰撞的重要应用 |
| 1.2 粒子碰撞的一些进展 |
| 1.2.1 具有自旋分辨的粒子碰撞 |
| 1.2.2 反粒子碰撞 |
| 1.2.3 激光驱动的粒子碰撞 |
| 1.3 经典轨道模拟是研究粒子碰撞的重要手段 |
| 1.3.1 经典轨道蒙特卡罗模拟方法及其改进 |
| 1.3.2 激光场中粒子碰撞的经典方法 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 自旋标记电子与氢原子碰撞及激光场的辅助效应 |
| 2.1 物理问题描述 |
| 2.2 自旋相关的经典轨道动力学模型 |
| 2.2.1 经典方法中的电子间相互作用的交换关联修正 |
| 2.2.2 自旋标记电子与氢原子系统的哈密顿量 |
| 2.3 电子与氢原子碰撞的电离截面 |
| 2.4 电离电子的角度分布与能量分配 |
| 2.5 激光辅助电子与氢原子的碰撞 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 正电子与氢原子碰撞经典动力学 |
| 3.1 物理问题描述 |
| 3.2 正电子与氢原子系统的经典轨道模型 |
| 3.3 电离截面与Wannier定律 |
| 3.4 正电子与氢原子碰撞的碎裂动力学过程 |
| 3.5 激光场对正电子与氢原子碰撞的三体碎裂过程的调制 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 强激光场中电子再碰撞导致的多重电离 |
| 4.1 再碰撞与多重电离 |
| 4.2 激光与原子相互作用经典轨道动力学模型 |
| 4.3 强激光场中锂原子的三重电离 |
| 4.3.1 锂原子的序列三重电离与非序列三重电离的动量谱比较 |
| 4.3.2 锂原子发生三重电离的电子的能量分配 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 强激光场中的氘氚离子碰撞 |
| 5.1 强激光场中的轻核聚变问题概述 |
| 5.2 外电磁场下氘氚碰撞的半经典理论模型 |
| 5.3 强激光场对氘氚聚变截面的影响 |
| 5.3.1 一维模型结果 |
| 5.3.2 三维模型结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 原子单位制 |
| 附录B 两电子间相互作用的交换关联 |
| 发表的学术论文与研究成果 |
四、Hamilton原理对粒子运动的影响（论文参考文献）
- [1]分数阶粘弹性梁振动特性分析与控制研究[D]. 徐俊. 南京林业大学, 2021(02)
- [2]基于局部路径拟合的Lagrange系统的变分积分子[D]. 杨雪. 北方工业大学, 2021(01)
- [3]自驱动粒子系统中若干非平衡统计问题的理论研究[D]. 冯梦凯. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]拓扑晶体绝缘体Sn1-xPbxTe（001）超导电性的STM研究[D]. 杨浩. 上海交通大学, 2020(01)
- [5]铯喷泉钟冷原子碰撞频移评定技术研究[D]. 管勇. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2020(01)
- [6]潜油螺杆泵专用定子氢化丁腈橡胶改性分子模拟[D]. 孙小涵. 沈阳工业大学, 2020(01)
- [7]打捞机器人误差补偿方法研究[D]. 高鹏宇. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [8]顶张力立管外流涡激-内流密度变化的动力特性研究[D]. 谢武德. 天津大学, 2020(01)
- [9]小型无人直升机航迹跟踪及导航控制研究[D]. 党松琳. 南昌航空大学, 2020(01)
- [10]激光场中粒子碰撞的经典轨道动力学研究[D]. 刘士炜. 中国工程物理研究院, 2020(01)