光纤光栅技术与应用专题讲座(一) 第2讲 光纤布拉格光栅的仿真方法与设计

文中介绍了光纤布拉格光栅的原理;根据耦合模方程,介绍了几种光栅的仿真方法;分别以光纤布拉格光栅滤波器、色散补偿器、相移光栅和采样光栅为例说明了光纤光栅的设计方法。     

光纤陀螺温度场分析及结构优化设计

从导热微分方程出发,建立了光纤陀螺温度场有限元模型,对模型进行了稳态温度场和瞬态温度场仿真分析。利用铂电阻测温电路对仿真结果进行实验验证,两者相对误差小于3%,证明仿真分析的结果是正确和有效的。针对光纤环温度场分布不均匀的情况,对光纤陀螺结构进行了优化设计。光纤陀螺在25℃环境中稳定工作时,稳态温度场分析结果表明,优化设计后光纤环最高与最低温度差为0.05℃,较优化前的0.19℃减小了73.7%;将陀螺置于60℃环境且处于非开机状态时,10min瞬态温度场分析结果表明,优化设计后光纤环最高与最低温度相差0.11℃,较优化前的0.19℃减小了42.1%。     

棉纤维热解特性及阻燃机理研究

用有机磷系阻燃剂Pyrovatex CP以及尿素、二氰二胺和三聚氰胺3种氮系的协效剂组成的整理液对纯棉织物进行阻燃处理,利用热重仪对其热解特性进行研究,通过分析TG-DTG曲线,研究了阻燃剂对棉纤维热解过程的影响,并对协效剂的协效效果进行了比较分析.结果表明,棉纤维热解主要分3个阶段;阻燃剂使棉纤维的起始分解温度降低,剩炭率提高;在磷氮比固定为1：0.1的情况下,尿素的协效作用相对最好,并对其阻燃机理进行了探讨.     

Tuning the reactivity of Al–Ni by fine coating of halogen-containing energetic composites

In this paper, various core-shell structured Al–Ni@ECs composites have been prepared by a spray-drying technique. The involved ECs refer to the energetic composites (ECs) of ammonium perchlorate/nitrocellulose (AP/NC, NA) and polyvinylidene fluoride/hexanitrohexaazaisowurtzitane (PVDF/CL-20, PC). Two Al–Ni mixtures were prepared at atomic ratios of 1:1 and 1:3 and named as Al/Ni and Al/3Ni, respectively. The thermal reactivity and combustion behaviors of Al–Ni@ECs composites have been comprehensively investigated. Results showed that the reactivity and combustion performance of Al–Ni could be enhanced by introducing both NA and PC energetic composites. Among which the Al/Ni@NA composite exhibited higher reactivity and improved combustion performance. The measured flame propagation rate (v = 20.6 mm/s), average combustion wave temperature (T_max = 1567.0 °C) and maximum temperature rise rate (γ_t = 1633.6 °C/s) of Al/Ni@NA are higher than that of the Al/Ni (v = 15.8 mm/s, T_max = 858.0 °C, and γ_t = 143.5 °C/s). The enhancement in combustion properties could be due to presence of the acidic gaseous products from ECs, which could etch the Al₂O₃ shell on the surface of Al particles, and make the inner active Al to be easier transported, so that an intimate and faster intermetallic reaction between Al and Ni would be realized. Furthermore, the morphologies and chemical compositions of the condensed combustion products (CCPs) of Al–Ni@ECs composites were found to be different depending on the types of ECs. The compositions of CCPs are dominated with the Al–Ni intermetallics, combining with a trace amount of Al₅O₆N and Al₂O₃.     

CFRP筋混凝土柱骨架曲线数值模拟

为研究CFRP筋混凝土柱在低周反复荷载作用下的骨架曲线,基于已有的3根CFRP筋混凝土柱的滞回曲线,采用混凝土损伤塑性本构模型和碳纤维筋本构模型,运用有限元分析软件ABAQUS对其试验过程进行数值模拟,并将模拟所得骨架曲线与试验结果进行对比。结果表明:通过数值模拟得到的骨架曲线与试验结果吻合较好,数值模拟趋势与试验得到的趋势一致,从而对该有限元模型的适用性进行了验证。     

光纤陀螺输入轴失准角的温度特性

光纤陀螺的输入轴失准角温度变化特性是光纤陀螺惯性系统正交校准所面临的主要难题。提出了一种有效地消除输入轴失准角测量误差的测试方法;对三只椭圆环结构的光纤陀螺进行了输入轴失准角温度特性研究。结果表明,三只椭圆环光纤陀螺的输入轴失准角分布比较集中;此外,椭圆环光纤陀螺的输入轴失准角随着温度变化呈非单调的曲线变化,高温过程的变化速度相对较快。该结论对光纤陀螺环制作工艺的改进提供了测试依据,并有助于惯性系统正交校准的温度补偿技术研究。     

聚钛碳硅烷的结构与性能研究

通过聚碳硅烷与四丁氧基钛的反应。可以制得含钛碳化硅纤维的先驱体聚钛碳硅烷。反应物配比(Ti(OBu)_4)/PC 将直接影响产物的结构与性能。随这一比例的增加,聚钛碳硅烷的可纺性与熔点将有规律地变化。这可归因于以—Ti—O—为桥的交联结构和以—Ti(OBu)_3为侧基的悬挂结构的形成。本文研究了聚钛碳硅烷的结构与性能的关系,并以具有良好成丝性的PTC-0.02与PTC-0.04为先驱体,制得了含钛碳化硅纤维。     

棕垫材料火灾危险性的热解动力学研究

利用热重分析仪,通过空气与氮气下棕垫材料的对比试验,建立热解表观动力学模型,对棕垫材料的火灾危险性进行分析。通过对试验数据的分析表明,在空气气氛下,棕垫材料第一步失重阶段热解表观动力学模型较好地符合相界反应球形对称模型,第二步与第三步失重阶段较好地符合二级反应模型,活化能范围为32.42-59.09 kJ·mol^-1;在氮气气氛下,棕垫第一步失重阶段较好地符合二级反应模型,第二步失重阶段较好地符合零级反应模型,活化能范围为56.92-72.56 kJ·mol^-1。对比分析其他室内材料的燃烧属性表明,棕垫材料活化能较低、热稳定性差。说明棕垫材料是一种易燃烧物质,火灾危险性较大。     

纤维增强SiO2气凝胶隔热复合材料的制备及其性能

将无机陶瓷纤维与SiO2溶胶混合,经超临界干燥制备了SiO2气凝胶隔热复合材料。SiO2气凝胶纤细的骨架颗粒减少了固态热传导,纳米级孔减少了气体热传导和对流传热,同时无机陶瓷纤维减少了辐射传热。SiO2气凝胶复合材料具有良好的隔热性能,其200℃和800℃的热导率分别为0.017W/m.K和0.042W/m.K。纤维的加入提供了力学支撑,高温处理增强了气凝胶骨架强度,材料在常温和高温下均具有良好的力学性能,其常温的拉伸、弯曲和抗压强度分别为1.44MPa、1.31MPa和0.98MPa(10%应变),800℃的拉伸、弯曲和抗压强度分别为1.95MPa、1.80MPa和1.42MPa(10%应变)。     

深海潜水器ARV关键技术

较为详细地介绍了一种全新概念的深海潜水器(ARV),此潜水器综合了自治水下机器人(AUV)和遥控水下机器人(ROV)的各自优势,既可以像AUV一样依靠预设指令进行自主巡航,又可以像ROV一样,通过水面视频画面控制进行精细作业。其最大的特点是用微细光缆代替了传统的脐带电缆,使ARV更具远距离、大深度、实时操作、机动灵活等特点。介绍了其系统组成、关键技术和国内外发展水平及其发展的重要意义。