弱粘接界面固-固界面波特性及与界面粘接性质关系数值研究

根据两固体粘接结构在不同粘接强度下的弹簧模型边界条件,通过傅里叶积分变换方法进行波动方程求解,理论分析和数值计算了相近横波速度的两种固体间界面波的频散及衰减特性。计算结果表明,当切向弹簧劲度系数从滑移粘接界面向完好粘接界面逐渐变化时,界面波的频散特性随之变化。在此基础上进一步计算了不同界面粘接条件下法向线源脉冲激发的界面波瞬态信号,可以更直观地观察不同粘接界面条件时界面波的信号特征与传播特性,包括频散特征、幅度变化等。采用完全在固-固界面激发、同时在界面接收的新方式,研究了不同界面特性玻璃-钢界面波的频散特性及瞬态波形,发现了不同于其他研究的界面波的独特特性,这些研究结果为进一步基于界面波传播特性进行粘接界面特性的定量和定性超声检测与评价提供了理论依据以及检测和表征的手段。     

液浸多层薄膜-基底结构中Scholte界面波特性研究

多层薄膜-基底结构在工业领域有广泛应用，其中薄膜的厚度与弹性参数等特性对结构与器件性能有显著影响。但对多层薄膜材料参数进行无损定征较为困难。考虑界面波对界面附近材料特性敏感的特点，以及分层薄膜导致液固界面Scholte波频散与分层材料速度分布密切相关等因素，文章首先利用全局矩阵理论分析了分层结构中的声传播，并给出界面上脉冲激励的声压表达式，据此对水浸双层薄膜-基底三层结构材料声速呈正梯度、负梯度、随机分布三种结构中液固界面Scholte波的频散曲线进行数值计算。进一步详细计算了法向脉冲线源激发的界面波瞬态信号随薄膜厚度的变化。结果显示，三种结构中两层薄膜厚度均对液-固界面波频散特性有显著影响，同时不同膜厚对不同频段的Scholte波的“捕获”作用(频率选择性)十分明显。该结果为进一步利用Scholte波频散特性进行多层薄膜厚度定征提供了理论依据。     

无流存在下三层密度分层流体界面内波三阶Stokes解

以小振幅波理论为基础,利用摄动方法研究了三层密度分层流体的界面内波,给出了各层流体速度势的三阶渐近解及界面内波波面位移的三阶Stokes波解。结果表明：界面内波波面位移的三阶Stokes波解描述了界面波的三阶非线性修正及两界面波之间的三阶非线性相互作用;波速不仅取决于波数和各层流体的厚度,而且还与波幅有关。     

多孔媒质界面上声波的反射和折射

一、引言 利用地震波进行石油勘探和利用超声波检测多孔材料时,了解声波在流体饱和的多孔媒质界面上的反射和透射特性十分重要。与一般的各向同性固体不同,多孔媒质中可以有传播速度不同的三种波型(快纵波、慢纵波和切变波)[1,2],其界面上声波的反射和折射行为较为复杂。Stoll[3]曾研究过流体中传播的平面纵波入射到水饱和的沉积岩表面上的反射系数,但未具体计算在多孔媒质中的折射波的振幅,也未考虑在多孔煤质中传播的声波入射到流体(或固体)界面时的反射和折射特性。Hovem[4]在研究声波通过浸没在流体中的多孔媒质栩透射特性时,为简便地…     

环形池内双层流体浮力-热毛细对流的实验研究

液封提拉法生长晶体过程中,液封流体与熔体形成了不相溶的双层流体。除了自由表面的热毛细力作用外,液-液界面的热毛细力以及浮力共同驱动了双层系统内浮力-热毛细对流的产生。为了了解环形池内双层流体的复杂流动和传热特征,本工作对环形池内0.65cSt硅油与水组成的双层流体浮力-热毛细对流进行了实验观察。实验记录了不同的液层厚度比和深宽比条件下流动失稳的临界温差与流动形态。结果表明,液层总厚度的增大会削弱系统的流动稳定性。流动失稳的流动形态有三种,即第一种热流体波、第二种热流体波和三维稳态流动。实验还观察到了流动分岔现象。     

平行平板微通道流场在双电层和边界滑移条件下的解析解

讨论了双电层和边界滑移对微通道液体流动系统的影响.利用双电层动电效应理论对控制方程进行修正,同时引入Navier滑移边界条件考虑边界滑移现象,建立了两种壁面效应同时存在时微流动控制模型,得到了流场的解析解.结果显示,双电层效应抑制流动的发展,使流体在固/液边界附近区域产生回流;边界滑移虽能促进流动发展,但当这两种效应同时存在时,边界滑移的作用变为加强抑制流动,使回流现象更加显著.     

Scholte波波速和孔隙度关系的建立及实验验证

随着声学技术的快速发展,界面波在无损检测及环境参数反演领域的应用越来越广泛,但是目前理论与实践之间还存在一些差距,首先对基于Biot理论的流体饱和多孔介质声传播特性的理论进行了仿真分析,然后运用势函数结合多孔介质固体-流体边界条件建立了两半无限空间流-固界面Scholte波理论模型,最后对这一理论模型进行了实验验证。仿真结果表明:声波频率对各种波速几乎没有影响,但各种波速随孔隙度的变化较大;通过实验验证:Scholte波波速理论值与实际测量值之间的相对误差不超过0.24%。     

部分充有两种不相溶流体转子系统振动和稳定性的实验研究

实验研究了部分充有两种互不相溶混合流体转子系统的振动和稳定性，分析了充液量对转子系统振动和稳定性的影响。结果表明，部分充有两种互不相溶混合流体转子系统的失稳过程比充有单一流体转子系统的失稳过程更为复杂，其动力特性不仅与自由表面有关，而且还与不同流体分界面上旋转波的特性密切相关。充有两种互不相溶混合流体的转子系统与充有单一流体的转子系统一样，一般在转速超过了其一阶临界转速后就会出现不稳定。转子在不稳定区内既不以一个固定值或转子系统的某阶固有频率进行涡动，也不以转速的某恒比率频率进行涡动。随着转速的增大，转子在不稳定区的涡动频率随之增大。     

第一界面流体环厚度对套管首波的影响

基于简化的套管井模型,数值计算了第一界面胶结状况不同时的井内声场,考察了第一界面处流体环厚度变化时井内声场二维谱、激发谱及时域波形的变化特征.数值和分析结果表明:二维谱可以比较清楚地显示各波型成分的变化规律;第一界面未胶结而第二界面胶结良好时,波列首波是套管波,它是一种速度略低于钢套管纵波速度的导波;此时,即使套管与水...     

单向纤维增强陶瓷基复合材料界面滑移规律

建立了分析单向纤维增强陶瓷基复合材料力学特性的界面摩擦模型.采用基体应变能准则对基体损伤状态进行预测;由Weibull分布模型拟合出纤维断裂分数;将界面磨损处理为纤维/基体相对滑移历程的函数τi=τi(△δ),很好地表征了不同位置纤维/基体相对滑移历程不同所引起的界面磨损程度的区别.运用该模型分析了准静态加载和拉-拉循环载荷下的应力-应变特性,预测结果与实验数据吻合较好.最后采用此模型研究了任意载荷历程下界面的滑移规律.