宽频带梯形叉指式换能器优化设计及应用

由声表面波（Surface Acoustic Wave）器件发展而来的叉指换能器（Interdigital Transducer，IDT）由于其工作频率可以设计、频带宽可调、损耗低等特点逐步应用于结构健康监测（Structural Health Monitoring，SHM）系统中，因此在智能材料与结构中有着广泛的应用前景。本文针对现有矩形IDT带宽窄的不足，研究宽频带梯形叉指换能器（Trapezoidal Interdigital Transducer，TIDT）。采用有限元分析方法对TIDT的尺寸进行结构优化设计，并对设计的TIDT进行性能测试，通过实验研究了TIDT用于结构损伤检测的初步应用。实验结果表明，TIDT在实际应用中进一步提高了损伤识别精度，具有广泛的应用前景。     

土木工程专业研究生课程智能材料与结构教学实践

文章根据土木工程行业发展对人才需求及土木工程专业的培养目标定位,提出在高等院校土木专业研究生阶段加强智能材料与结构课程内容设置的必要性,结合土木工程专业学生特点探讨智能材料与结构课程研究生教学的授课内容,并对教学方法和手段进行了实践与探索。     

基于IPC的汽车悬架疲劳寿命试验台设计

针对汽车悬架疲劳寿命检测,设计了悬架疲劳寿命试验台装置,该试验台由动态试验与静态试验装置构成。采用研华IPPC-6172A工控机作为核心控制计算机,结合研华PCIE-1812数据采集卡实现电机驱动系统、液压举升系统、负载系统的测量与控制。采用Visual C++2015设计该试验台控制软件,Microsoft Access2016作为后台数据库,存储汽车悬架疲劳寿命试验数据。该系统能有效验证汽车悬架疲劳寿命,成本低,在汽车悬架行业具有推广应用价值。     

基于HHT的复合板非接触冲击损伤定位研究

航空/航天器、汽车、轮船等工程设施在服役过程中受到其他物体的冲击时,造成的损伤会引起构件的失效甚至会造成灾难性事故,如何采取有效的措施监测和评定这类活性冲击损伤至关重要。为了实现实时、准确地定位工程结构中的冲击损伤,提出了一种基于扫描式激光多普勒测振仪(SLDV)的非接触式冲击损伤定位方法。将希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT)应用于信号处理中,得出最佳响应频率谱,将分离出的本征模函数(IMF1)用于幅值全加和幅值全乘的圆轨迹定位成像中。实验结果表明,HHT方法可用于实现复合材料的非接触式冲击损伤定位中。     

力学研究生国际化水平培养实践初探

力学是工程学科的先导、基础和支撑,力学研究生国际化水平培养至关重要。从营造国际化的人才培训环境、提升学生的国际竞争力、建立学历国际课程体系、鼓励国内实验室与国外实验室联合申报国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目四个方面,提升研究生的国际化学术水平,培养其国际合作交流能力。     

基于HHT的钢筋混凝土结构损伤检测新方法分析

针对混凝土结构损伤信号的特点,引入一种非平稳信号的时频分析新方法--希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang变换,简称HHT)用于混凝土结构损伤检测.该方法是通过经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)提取信号的固有模态函数(intrinsic mode function, IMF),再进行Hilbert变换,求瞬时频率、瞬时振幅,得到信号的Hilbert谱.试验中通过对无损伤和有损伤两种钢筋混凝土梁进行侧向激振检测,对无损伤信号和损伤信号谱特征进行比较分析,结果表明HHT方法能识别结构损伤,且优于常规的Fourier变换方法及小波变换(wavelet transform, WT)方法,值得推广.     

单层声表面波叉指换能器(SAW-IDT)结构优化设计

为优化单层声表面波换能器的驱动性能,改善现有δ函数分析方法在计算过程中的不足之处,采用有限元仿真优化方法对叉指式换能器的静力学性能进行了分析,研究了支路电极宽度w、电极间距s和基片厚度t对驱动性能的影响。仿真结果表明,当w/t=0.7时,可以得到最佳应变响应;当s/t＞3.2时,可以得到最大应变。同时还得出了电极间距越小,驱动电压越低的结论。根据仿真优化结果制备了声表面波叉指换能器（SAW-IDT）,并进行了频率响应测试。研究结果为声表面波叉指换能器的制备、性能测试和应用提供了指导。     

高灵敏度宽频带OPCM超声换能器的试制

正交异性压电复合材料(Orthotropic Piezoelectric Composite Materials,OPCM)超声换能器因其特有的正交异性特征具有发射和接收定向波信号的能力,有助于提高结构损伤定位精度.在OPCM元件研究的基础上,理论分析了声阻抗匹配层与OPCM元件间的声阻抗关系,并通过实验验证了带声阻抗匹配层的OPCM换能器具有更高的正交比,灵敏度和带宽也进一步得到提高.     

基于FPGA的超声相控阵相控发射系统的研究

相控阵超声发射波束形成的关键环节是对各阵元发射相位延时进行精确控制,文中研究了基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实现超声相控延时算法和相位延时控制集成的相控发射系统.分析了超声相控阵系统中线性阵列换能器相控聚焦延时算法,完成了相控聚焦算法设计并通过实验进行了验证;相控延时控制部分以数字波形发射技术为基础,研究了基于系统时钟的相控发射粗延时,延时分辨率可达15 ns;以及基于数字波形相位差的相控细延时,可达到0.35°的相位分辨率,对应250 kHz发射信号下3.75 ns的相位延时.