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采用局部粉末收缩细化的有限元法对选择性激光熔化进行数值模拟
摘要： 已建立脉冲激光退火条件下细晶金属粉末选择性激光熔化（SLM）的数学模型。该模型将加工粉床视为连续介质，其有效热物理性质取决于局部孔隙率。该模型可模拟温度、比焓、局部孔隙率、加工轨迹形貌及厚度的非稳态分布。论文阐述了问题分析的全过程，包括数学建模与数值实现。为考虑烧结与重熔过程中粉末层的收缩，数值模型采用任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法，通过自适应网格细化实现有限元网格的质量稳健控制与动态重划分。利用该数值模型研究了脉冲激光加工铁基粉末层时的非稳态热场与局部孔隙率。
关键词： 数值模拟、自适应网格细化、有限元方法、选择性激光熔化、粉末收缩
更新于2025-09-23 15:19:57
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波导中亥姆霍兹方程的PML-FEM近似误差分析
摘要： 本文通过完美匹配层（PML）方法研究波导中亥姆霍兹方程的有限元近似解。该PML采用分段线性坐标伸缩函数定义，其两个参数分别用于吸收传播波和倏逝波分量，并在人工边界上采用诺伊曼条件截断（而非针对波导可能允许的截止模式所用的狄利克雷条件）。在分析PML问题的有限元时，需处理两大难点：PML解缺乏完全正则性，以及具有大PML阻尼参数的各向异性问题特征。我们采用随阻尼参数变化的PML区域各向异性有限元网格来应对该问题特性。主要目标是建立准最优先验误差估计（当不涉及截止模式时与PML问题的各向异性无关），包括关于PML宽度和强度的指数收敛误差估计。文中将给出验证收敛性分析的数值实验结果。
关键词： PML（完美匹配层）、亥姆霍兹方程、波导、有限元方法
更新于2025-09-23 15:19:57
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自支撑二维Janus MoSSe量子点的内禀应变诱导卷曲
摘要： 受二维过渡金属硫族化合物量子点（TMD QDs）和Janus TMD单层材料独特性质的启发，我们理论研究了引入硫族元素原子不对称性的独立Janus MoSSe量子点的平衡结构。分子动力学模拟观察到两种截然不同的自发卷曲行为，且该卷曲特性与量子点尺寸相关。碗状（管状）卷曲分别出现在尺寸较?。ń洗螅?、具有不同形状（六边形与三角形）及边缘类型（锯齿形与扶手椅形）的MoSSe量子点中。六边形与三角形结构分别在约10纳米和13纳米尺寸时发生这两种卷曲类型的转变。通过向相邻两子层施加等效失配应变，有限元分析复现了相似的卷曲行为，证实Janus结构本征应变的释放是自发卷曲的主要驱动力。此外，Janus TMD量子点的曲率从MoSSe到MoSeTe再到MoSTe逐渐增大，表明卷曲程度与失配度呈正相关。
关键词： 本征应变、Janus过渡金属二硫化物、分子动力学、量子点、有限元方法
更新于2025-09-23 15:19:57
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[2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 美国伊利诺伊州芝加哥（2019.6.16-2019.6.21）] 2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 开发用于太阳能电池的喷墨打印PEDOT/PSS薄膜
摘要： 本文研究了气体放电避雷器电极形状对其性能的影响。当气体放电避雷器电极间电弧熄灭后，若电极间电场强度超过临界值就会发生重燃。通过有限元法计算现有气体放电避雷器电极间的电场强度表明，电场强度在电极边缘达到最高值。因此，通过改变电极形状来降低电极边缘的电场强度是合理的。这也能减少电极间电弧重燃的风险，提高避雷器的自熄能力?？赏ü负嗡苄问沟缂繁５绯∏慷染】赡芫确植?。本文描述了气体放电避雷器模型及采用差分进化优化算法计算更适宜电极形状的方法，从而确保气体放电避雷器电极间电场强度的均匀分布。
关键词： 优化方法，有限元方法，过电压?；?，气体放电避雷器（GDA）
更新于2025-09-23 15:19:57
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[IEEE 2018 电磁学研究进展国际研讨会（PIERS-Toyama）- 富山（2018年8月1日-2018年8月4日）] 2018电磁学研究进展国际研讨会（PIERS-Toyama）——一种具有脊形结构及<tex>$\lambda/4$</tex>高度环绕金属棒的波导新技术及其应用
摘要： 本文研究了气体放电避雷器电极形状对其性能的影响。当气体放电避雷器电极间电弧熄灭后，若电极间电场强度超过临界值就会发生重燃。通过有限元法计算现有气体放电避雷器电极间的电场强度显示，电场强度在电极边缘处达到最大值。因此，通过改变电极形状来降低电极边缘的电场强度是合理的。这也能减少电极间电弧重燃的风险，并提高避雷器的自熄能力。电极可通过几何形状设计确保电场强度尽可能均匀分布。本文描述了气体放电避雷器模型，并采用差分进化优化算法计算更合适的电极形状，从而确保气体放电避雷器电极间电场强度的均匀分布。
关键词： 优化方法，有限元方法，过电压?；ぃ宸诺绫芾灼鳎℅DA）
更新于2025-09-16 10:30:52
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典型拓扑光子晶体贝里曲率与陈数的通用数值计算方法
摘要： 陈数是判断各类光子晶体中是否存在拓扑光子态的最重要标准之一；然而，目前鲜有研究提出能直接计算不同拓扑光子晶体陈数的通用数值计算方法，也缺乏对不同结构参数影响的表征。本文基于有限元法，通过将典型布里渊区划分为小区域、建立新属性获取离散陈数，并同步绘制第一布里渊区的贝里曲率，提出了一种直接通用的拓扑光子晶体陈数计算方法。我们还探究了结构类型、空气占空比及晶胞旋转操作对拓扑特性的影响，同时获得了-2至4的大范围陈数。此外，通过三角介质柱的不同旋转操作可实现拓扑相变的调控。本研究为陈数计算提供了高效简便的方法，在新型拓扑光子态预测中具有重要作用。
关键词： 陈数、有限元方法、对称性、拓扑光子晶体
更新于2025-09-16 10:30:52
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[2019年IEEE欧洲激光与电光学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 利用高阶拉盖尔-高斯光束整形实现高功率贝塞尔光束
摘要： 本文研究了气体放电避雷器电极形状对其性能的影响。当气体放电避雷器电极间电弧熄灭后，若电极间电场强度超过临界值就会发生重燃。通过有限元法计算现有气体放电避雷器电极间的电场强度显示，电场强度在电极边缘处达到最大值。因此，通过改变电极形状来降低电极边缘的电场强度具有实际意义。这既能减小电极间电弧重燃的风险，也能提升避雷器的自熄能力。可通过几何设计使电极形状确保电场强度尽可能均匀分布。本文描述了气体放电避雷器模型，并采用差分进化优化算法计算更优化的电极形状，从而确保气体放电避雷器电极间电场强度的均匀分布。
关键词： 优化方法、有限元方法、过电压?；ぁ⑵宸诺绫芾灼鳎℅DA）
更新于2025-09-16 10:30:52
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一种提高分子检测表面增强拉曼散射灵敏度的等离子体平台设计
摘要： 我们提出了一种基于金球立方排列的等离激元平台用于表面增强拉曼光谱(SERS)。当线偏振光沿对称轴方向入射时，该平台的单位面积SERS增强效果与六边形排列表面相当。我们采用COMSOL Multiphysics?建模软件的仿真包验证了该模型的有效性，发现其在电磁波谱近红外和可见光区域具有更高的灵敏度。该方法考虑了对堆垛层错的耐受性，并提出了适用于超灵敏检测的等离激元平台。若将该等离激元平台与SERS技术结合使用，该设计还可拓展至分子检测领域。
关键词： 灵敏度，表面增强拉曼散射增强效应，等离子体平台，有限元方法
更新于2025-09-12 10:27:22
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具有两个三角形分支并与分裂环纳米腔耦合的MIM波导中的法诺共振用于传感应用
摘要： 本文理论提出了一种紧凑型折射率纳米传感器，该传感器由金属-绝缘体-金属（MIM）波导与对称双三角柱耦合的圆形开口环谐振腔（CSRRC）构成。采用有限元法（FEM）分析了所设计结构的传输特性。计算结果表明：由于带两个对称三角柱的波导连续宽带态与CSRRC离散窄带态相互作用，形成了法诺共振线型。详细研究了几何参数对传感性能的影响，最大灵敏度达1500 nm/RIU，品质因数高达65.2。该结构在片上等离子体纳米传感器领域具有重要应用价值。
关键词： 折射率传感器、金属-绝缘体-金属波导、法诺共振、有限元方法
更新于2025-09-11 14:15:04
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压电执行器响应的有限元建模与仿真及不确定性量化
摘要： 压电结构在包括传感器、执行器和能量收集装置在内的工程设计中得到了广泛应用。本文提出了一种三维有限元模型的开发方案，用于模拟压电执行器并量化其在不确定参数输入下的响应。该有限元模型的实现基于标准节点法，并通过三维四面体和六面体单元扩展至压电材料应用。为考虑压电材料中的机电耦合效应，在这些单元的每个节点上除常规机械位移未知量外，额外增加了电势自由度。该模型开发成果通过单层压电梁到单压电晶片/双压电晶片排列多层梁等多种问题的解析解和实验数据进行了验证。针对具有不同设计参数的单压电晶片复合板执行器开展了更详细的分析。同时进行了不确定性量化研究，以评估材料属性输入不确定时压电复合板响应的敏感性。这不仅有助于理解文献报道中设备响应差异的原因，同时也为数值模型提供了额外的可信度验证。
关键词： 有限元方法、不确定性量化、压电材料、单压电晶片执行器、能量收集、PZT
更新于2025-09-10 09:29:36