检索结果-内蒙古大学图书馆

深空探测学报（中英文） 2022年第2期9卷 217-229页

作者：薛鹏聪刘铖水小平北京理工大学宇航学院北京100081 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

执行深空探测任务的薄膜太阳帆在入轨展开过程中,其薄膜结构在宏观力学响应上表现出显著的拉压不对称特性。系统的动力学行为呈现出强烈的非线性特征,使其动力学建模与仿真计算面对巨大挑战。基于绝对节点坐标方法(Absolute Nodal Coord... 详细信息

执行深空探测任务的薄膜太阳帆在入轨展开过程中,其薄膜结构在宏观力学响应上表现出显著的拉压不对称特性。系统的动力学行为呈现出强烈的非线性特征,使其动力学建模与仿真计算面对巨大挑战。基于绝对节点坐标方法(Absolute Nodal Coordinate Formulation,ANCF),整合张力场和不同模量弹性理论,推导了单元精确的切线刚度矩阵,提出了一种考虑不同模量的ANCF薄膜单元计算方法。在此基础上,采用第一类拉格朗日方程对薄膜太阳帆进行动力学建模,并通过可控数值耗散的广义-α算法求解动力学方程,分析了太阳帆不同结构设计参数对其展开动力学特性的影响。仿真结果验证了该方法在处理空间薄膜问题时的算法稳定性和高效性,对大型帆膜结构的系统设计有理论指导意义。

关键词：绝对节点坐标方法薄膜结构不同模量弹性理论

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陈式刚院士谈话录: 对于这个世界,我这么想

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计算物理 2021年第3期38卷 253-256页

作者：刘洁黄烁吕文娟岳影(访问整理) 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院研究生院北京100193

"对于这个世界,我这么想",简单的一句话,或许是很多人一生的梦想。"理论物理学家陈式刚院士学术成长资料采集工程课题组"的专题访谈录,原汁原味地记录了陈式刚对20世纪最伟大的科学家——爱因斯坦的评价以及相关科... 详细信息

"对于这个世界,我这么想",简单的一句话,或许是很多人一生的梦想。"理论物理学家陈式刚院士学术成长资料采集工程课题组"的专题访谈录,原汁原味地记录了陈式刚对20世纪最伟大的科学家——爱因斯坦的评价以及相关科研话题的分享。高中阶段,在一本《广义相对论》的引领下,陈式刚走入理论物理的殿堂。在复旦大学时(1954年-1958年),《狭义相对论中引力理论》的报告登上"复旦大学校庆科学报告会"(至今第55届)的讲堂。

关键词：理论物理学家陈式刚狭义相对论广义相对论引力理论资料采集谈话录原汁原味

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宽谱红外/太赫兹量子棘轮探测器研究进展(内封面文章·特邀)

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红外与激光工程 2025年第1期54卷 12-25页

作者：楚卫东白鹏杨宁王屹韩尚杰王迎新赵自然北京应用物理与计算数学研究所北京100088 计算物理全国重点实验室北京100088 北京师范大学物理与天文学院北京100875 北京邮电大学理学院北京102206 清华大学工程物理系北京100084

近年来,红外/太赫兹探测技术取得了卓越的进步,聚焦于当前主流的红外及太赫兹探测器就其优点和缺点进行相应评述。为满足现在科技水平所需的高速探测光子型红外/太赫兹探测器取得了广泛地关注和研究,但其工作温度低、响应光谱范围窄等... 详细信息

近年来,红外/太赫兹探测技术取得了卓越的进步,聚焦于当前主流的红外及太赫兹探测器就其优点和缺点进行相应评述。为满足现在科技水平所需的高速探测光子型红外/太赫兹探测器取得了广泛地关注和研究,但其工作温度低、响应光谱范围窄等缺点限制了其应用的场景。就工作原理、工作模式、研究进展、能带工程等方面介绍GaAs基经典红外/太赫兹光子型探测器并进行评述。在此基础上,详细介绍文中提出的量子棘轮红外探测器(QRIP)的研究进展,从QRIP器件的工作原理、器件结构等方面阐述了其优势及可行性。通过研究QRIP不同的杂质类型、掺杂浓度、生长工艺、能带结构等条件以研究其工作机理及量子特性,列出了不同结构QRIP器件实验结果并进行了分析。棘轮结构在无外加电场下能够对红外能量进行探测,同时在特定的偏压下能够实现光谱可调的性质以实现宽谱的探测。进一步地,将QRIP集成LED制备出量子棘轮上转换器件,其能够实现4~200 THz的超宽谱探测,同时量子棘轮上转换探测器在25 K时响应率可以达到0.4 A/W。该研究表明了量子棘轮探测器能够有效提升器件的工作温度、响应光谱范围,为高工作温度红外/太赫兹光子型探测器实现提供了新思路。

关键词：红外/太赫兹探测器宽谱探测器高温太赫兹探测量子棘轮

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大型靶目标粒子辐照蒙特卡罗计算后处理方法

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强激光与粒子束 2025年第1期37卷 98-106页

作者：胡友涛范杰清赵强王浩洋张芳张硕崔雅萍郝建红董志伟华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)方法是辐照损伤、辐照屏蔽研究中应用最广泛的方法之一。在对机场、铁路、舰船等大型靶目标开展辐照损伤研究时,通常关注靶目标的3D建模及辐照计算,而对计算后的数据分析多采用人工方式,工作难度大、效率低,成... 详细信息

蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)方法是辐照损伤、辐照屏蔽研究中应用最广泛的方法之一。在对机场、铁路、舰船等大型靶目标开展辐照损伤研究时,通常关注靶目标的3D建模及辐照计算,而对计算后的数据分析多采用人工方式,工作难度大、效率低,成为制约相关研究的技术瓶颈。开展靶目标粒子辐照MC计算可视化后处理方法研究,建立了基于KD树(k-dimensional tree,KDtree)+反距离加权(inverse distance weight,IDW)和基于遗传算法优化反向传播(genetic algorithm based backpropagation,GABP)神经网络的后处理模型,实现了数据与模型结合的可视化分析。与传统数据分析方法相比,提出的方法能够大幅减低研究人员工作难度,提升数据处理速度,实现辐照效应直观展示,提升辐照效应研究后处理工作效率。

关键词：粒子辐照遗传算法反向传播神经网络 KD树反距离加权后处理

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空间GaAs太阳能电池辐照损伤效应模拟研究

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强激光与粒子束 2025年第3期37卷 151-156页

作者：魏嘉欣郝建红赵强范杰清张芳薛碧曦董志伟华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

航天器在轨服役期间长期处于复杂恶劣的空间辐射环境,以GaAs为代表的III-V族化合物太阳能电池因具备高光电转换效率和抗辐照能力而被广泛应用于航天领域。采用有限元法,基于计算机辅助设计技术(TCAD)对GaAs太阳能电池的空间辐照损伤效... 详细信息

航天器在轨服役期间长期处于复杂恶劣的空间辐射环境,以GaAs为代表的III-V族化合物太阳能电池因具备高光电转换效率和抗辐照能力而被广泛应用于航天领域。采用有限元法,基于计算机辅助设计技术(TCAD)对GaAs太阳能电池的空间辐照损伤效应进行了研究。以AM0光谱辐照下的GaAs太阳能电池电学参数为依据,建立了单结太阳能电池结构模型和辐照损伤模型,获得了在不同电子辐照条件下电池的伏安特性曲线,结合已有实验结果验证了本文模拟结果,分析了空间环境辐照下GaAs太阳能电池电学性能退化规律。结果表明,辐照损伤缺陷使得少数载流子扩散长度减小,降低了光生载流子的收集效率,在一定电子能量下,太阳能电池电学性能的退化幅度随辐照注量水平的提高而增大。

关键词： GaAs太阳能电池器件模拟辐照损伤电学性能

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共旋框架下二维柔性多体动力学分析策略

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振动工程学报 2024年

作者：季奕伍洋张慧敏孙光辉哈尔滨工业大学航天学院自主智能无人系统工信部重点实验室北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室中物院高性能数值模拟软件中心北京应用物理与计算数学研究所北京宇航系统工程研究所

针对具有强非线性和大范围运动的柔性多体系统，建立了一种精确且高效的动力学分析策略。在共旋坐标系下对柔性体进行动力学建模，再利用一种优化复合方法对建立的数学模型进行求解。由于动力学模型建立在共旋坐标系下，因此现有的先进... 详细信息

针对具有强非线性和大范围运动的柔性多体系统，建立了一种精确且高效的动力学分析策略。在共旋坐标系下对柔性体进行动力学建模，再利用一种优化复合方法对建立的数学模型进行求解。由于动力学模型建立在共旋坐标系下，因此现有的先进线性空间单元可以被直接使用，从而大幅降低计算成本。此外，为了准确地计算动力学响应，本文使用了一种优化复合方法，并以最小化局部截断误差为目标对算法参数进行优化设计。优化后的复合方法具有二阶精度、无条件稳定性和可控数值耗散。最后，本文对一些经典的柔性多体系统进行计算，结果表明：在相同的精度下，与目前流行的基于绝对节点坐标公式和Generalizedα方法的动力学分析策略相比，本文策略具有显著的效率优势。

关键词：多体动力学柔性多体系统共旋框架参数优化复合方法

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非连续问题中单元分割的模板方法

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力学学报 2021年第3期53卷 823-836页

作者：王理想文龙飞肖桂仲田荣中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 南京理工大学南京210094

扩展有限元法(extended finite element method, XFEM)因具有裂纹几何独立于模拟网格、裂纹扩展时无需网格重分重映、计算精度高等优点,成为裂纹分析的主流数值方法之一.但该方法在工程实践中存在单元被裂纹分割的几何困难——现有精确... 详细信息

扩展有限元法(extended finite element method, XFEM)因具有裂纹几何独立于模拟网格、裂纹扩展时无需网格重分重映、计算精度高等优点,成为裂纹分析的主流数值方法之一.但该方法在工程实践中存在单元被裂纹分割的几何困难——现有精确几何分割方法实现复杂、计算量大、鲁棒性差.为克服这一困难,本文提出一种基于单元水平集的模板分割方法,用于非连续单元子剖分和数值积分.首先,遍历单元水平集值所有形态并建立标准单元分割模板库;然后,根据单元水平集值,对非标准单元进行形态查询和模板插值;最后,套用标准单元分割模板实现单元高效分割和子剖分.将该方法与常规XFEM、改进型XFEM进行结合,从而应用于孔洞、夹杂、裂纹等非连续问题分析中.算例分析表明,本文提出的模板分割方法具有较高计算精度.由于不引入复杂几何操作,该模板分割方法同时具有较高计算效率和鲁棒性,故可为XFEM类方法在实际工程应用中提供有效支撑.

关键词：子剖分水平集非连续性裂纹扩展常规XFEM 改进型XFEM

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层错四面体对单晶铜层裂行为影响的分子动力学研究

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物理学报 2020年第3期69卷 249-256页

作者：朱琪王升涛赵福祺潘昊北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院研究生院北京100088

层错四面体是一种典型的三维空位型缺陷,广泛存在于受辐照后的面心立方金属材料中,对材料的力学性能有显著的影响.目前,关于层错四面体对辐照材料层裂行为的影响还缺乏深入系统的研究.本文使用分子动力学方法模拟了含有层错四面体的单... 详细信息

层错四面体是一种典型的三维空位型缺陷,广泛存在于受辐照后的面心立方金属材料中,对材料的力学性能有显著的影响.目前,关于层错四面体对辐照材料层裂行为的影响还缺乏深入系统的研究.本文使用分子动力学方法模拟了含有层错四面体的单晶铜在不同冲击速度下的层裂行为,对整个冲击过程中的自由表面速度及微结构演化等进行了深入的分析.研究发现,层错四面体在冲击波作用下会发生坍塌,并进一步诱导材料产生位错、层错等缺陷.在中低速度加载下,层错四面体坍塌引起的缺陷快速向周围扩展,为孔洞提供了更宽的形核区域,促进了孔洞的异质成核,造成材料层裂强度大幅度减小.当冲击速度较高时,层错四面体坍塌导致的局部缺陷对材料的层裂强度不再有明显影响.

关键词：层裂层错四面体冲击分子动力学

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球几何中辐射源粒子抽样方法的改进

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物理学报 2020年第11期69卷 326-334页

作者：许育培李树北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院研究生院北京100088

利用隐式蒙特卡罗方法模拟热辐射输运问题时,辐射源粒子的抽样对结果的正确性很重要.在球几何热辐射输运隐式蒙特卡罗模拟中,通常的做法是假设单个网格(球壳)的温度不随空间变化,即源粒子在球壳内均匀分布.对于网格内部温度分布梯度不... 详细信息

利用隐式蒙特卡罗方法模拟热辐射输运问题时,辐射源粒子的抽样对结果的正确性很重要.在球几何热辐射输运隐式蒙特卡罗模拟中,通常的做法是假设单个网格(球壳)的温度不随空间变化,即源粒子在球壳内均匀分布.对于网格内部温度分布梯度不大的情况,这种处理不会造成太大误差,然而当物质的吸收系数很大或球壳较厚时,那么单个网格内温度的空间变化也可能较大,这种处理将导致模拟的热辐射传播速度比实际的要快.本文分析了导致这种偏差的原因,并基于辐射能量密度分布,推导了球几何下辐射源粒子发射位置的概率密度函数,提出了两种辐射源粒子空间抽样方法,设计了抽样流程,计算了典型的热辐射输运问题.数值计算表明,这两种新的源粒子空间抽样方法均能修正辐射传播速度与参考值的偏差,解决计算结果过分依赖于网格剖分的问题.同时,在网格数较少、模拟粒子数较少的情况下新方法仍能得到较准确的结果,有效提高了计算效率.

关键词：隐式蒙特卡罗热辐射输运球几何空间抽样

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高能质子照相中基于角度准直器设计的理论研究

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物理学报 2020年第3期69卷 66-72页

作者：陈锋许海波郑娜贾清刚佘若谷李兴娥中国工程物理研究院研究生院北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

角度准直器在高能质子照相中有着重要作用,既可以利用准直器提高图像对比度,又能通过二次成像实现材料诊断及密度重建,因此减小通过准直器后通量值的误差具有重要意义.本文通过理论分析,提出了一种高能质子照相中准直器设计的方法,通过G... 详细信息

角度准直器在高能质子照相中有着重要作用,既可以利用准直器提高图像对比度,又能通过二次成像实现材料诊断及密度重建,因此减小通过准直器后通量值的误差具有重要意义.本文通过理论分析,提出了一种高能质子照相中准直器设计的方法,通过Geant4程序建立了1.6 GeV的质子成像系统,该系统分别使用理想准直器、拉伸型准直器和利用该方法设计的准直器,并对比通过客体后的通量分布.结果表明,在使用理想准直器和该方法设计的角度准直器时,二者得到的客体的通量分布符合较好,而使用拉伸型准直器时,与使用理想准直器得到的结果相差较大.因此利用理想准直器方法设计的准直器可以很好地减小通量误差.

关键词：高能质子成像角度准直器密度重建 Geant4程序

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