功能梯度一维六方准晶中裂纹对SH波的散射

在准晶的线性动力学理论框架下,利用积分变换技术研究了功能梯度一维六方准晶在SH波作用下的裂纹动态断裂问题。假设材料性质呈指数函数连续变化。利用Fourier余弦变换,将描述断裂问题的偏微分方程边值问题转化为两对对偶积分方程,采用Copson方法对其进行数值求解。确定了裂纹面上声子场和相位子场显式表达式,得到了动态场强因子。最后通过数值计算主要探究了梯度参数、裂纹长度、振幅、入射角度和标准波数对材料断裂特性的影响规律。此研究为准晶体的优化设计和无损检测奠定了理论基础。     

超声Lamb波引起的负载流体中声流的研究

超声Ｌａｍｂ波引起的负载流体中声流的研究赵晓亮朱哲民杜功焕（南京大学声学研究所近代声学国家重点实验室南京·２１００９３）１前言Ｌａｍｂ波是指固体板中传播的一种弹性波，近年来在无损检测以及微传感领域得到广泛应用。１９９１年Ｍｏｒｏｎｅｙ等人在研究Ｌａｍ...     

一维六方准晶复合材料界面层中螺型位错分析

本文研究了一维六方准晶复合材料夹杂界面层中螺型位错与夹杂以及无限大基体的干涉效应。运用复变函数方法,得了该问题的解析解答,所得退化结果与已有文献结果一致,并得到了作用在圆环形界面层中螺型位错的位错力的精确表达式。讨论了一维六方准晶材料弹性常数对位错运动以及位错力的影响规律。结果表明,一维六方准晶中的材料弹性常数对位错力的变化影响是显著的。随着相位子场弹性常数或者声子场-相位子场耦合弹性常数的增大,其相应区域对位错的排斥或者吸引作用也分别增强。在夹杂界面或者基体界面附近,随着相位子场弹性常数和声子场-相位子场耦合弹性常数同时增大,夹杂或者基体对位错的吸引作用增强,但是并不改变位错平衡点的位置。     

层状板中Lamb波的频散特性研究

利用矩阵递推方法，建立了层状板中Ｌａｍｂ波的特征方程以及相应的位移和应力分布计算公式，由此分析了双层板、软夹层板和硬夹层板中Ｌａｍｂ波的频散特性，特别指出软夹层的存在对Ｌａｍｂ波的频散特性有显著影响。该结论对工程测试分析有一定指导意义。     

基于三维弹性理论的碳纤维板中Lamb波建模

基于主动Lamb波的结构健康监测是目前复合材料结构损伤监测技术研究的热点之一,了解Lamb波的传播特性对进行可靠的损伤监测非常重要.本文结合经典三维弹性理论与Lamb波的运动位移方程,对碳纤维复合材料板中传播的Lamb波传播特性进行了建模研究,在此基础上推导了碳纤维板的相速度频散曲线,并讨论了Lamb波传播方向与坐标轴之间的夹角及碳纤维铺层方向对频散曲线的影响,建模结果证明了这种建模方法的正确性.     

Lamb波在含孔隙功能梯度材料中传播特性的研究

研究了含有孔隙的功能梯度材料(Functionally Gradient Materials,FGMs)中Lamb波的传播特性。利用本征函数展开法和孔隙率与弹性常数之间的关系,讨论了不同孔隙率情况下有限厚度铁基氧化铝功能梯度材料中Lamb波的相速度色散曲线,分析了孔隙率对铁基氧化铝功能梯度材料中Lamb波相速度的影响。研究结果表明Lamb波的相速度色散曲线能够同时反映功能梯度材料的弹性模量、泊松比、密度和孔隙率四个方面的信息,为含有孔隙的功能梯度材料弹性性质的反演提供了理论依据。     

纤维增强复合板中声弹Lamb波的波结构分析

基于线性三维弹性理论和"增量变形力学"理论,采用勒让德正交多项式展开法,推导了在水平和垂直方向施加初应力时,沿纤维增强复合板的非主对称轴方向传播的声弹Lamb波的波动方程,并对波动方程进行数值求解。为了验证方法的准确性,将该文方法求解的各向同性材料的相速度频散曲线与Disperse^?软件的计算结果进行比较,两者吻合良好。以单层单向纤维增强复合材料板为例,计算了无初应力状态下的波结构应力曲线,并与应力自由边界初始条件的一致性进行了比较。研究了水平和垂直方向初应力效应对Lamb波频散曲线的影响。针对声弹效应较为敏感的Lamb波A0模态,着重分析了初应力效应对波结构位移分布曲线的影响。     

板中正交静应力与Lamb波波速关系探讨

在静应力产生的位移是有限位移,波产生的位移是无限小位移的假设前提下,用非线性声弹性理论,导出了正交静应力作用下的各向同性超弹性体的等效弹性常数．进而探讨了正交静应力与Lamb波波速的关系．得出了一些有实用价值的结论。可为Lamb波的应力测量提供理论基础。     

基于Lamb波的风电叶片复合材料声发射源定位研究

声发射波在风电叶片薄板结构中传播时产生的多模态效应及频散现象使得波速的测定较为困难,导致声发射源定位误差过大。针对以上问题,从声发射波传播的物理机制出发,利用完备总体经验模态分解(CEEMD)结合Lamb波理论对风电叶片复合材料在不同应力状态下产生的声发射波进行断铅实验研究。研究结果表明:作用于叶片薄板结构的应力方向不同,将会产生不同频率、不同声速的应力波。垂直应力主要激发出弯曲波,该波波速较低(约1 357 m/s),幅值衰减较快,频率主要集中于50 kHz左右;平行应力主要激发出扩展波,该波波速较高(约3 634 m/s),幅值衰减较慢,频率主要集中于150 kHz左右。扩展波无频散效应且衰减较慢,更加适合风电叶片薄板结构声发射源定位。     

泡沫铝衰减一维应力波特性研究

为了解泡沫铝衰减一维应力波特性,完善泡沫铝动力性能的理论体系。首先运用一维应力波理论及泡沫铝的力学特性,对应力波在泡沫铝中的传播规律及泡沫铝衰减应力波性能等问题进行了理论分析。然后基于SHPB(霍普金森压杆)技术,运用LS-DYNA对一维应力波在泡沫铝中的传播规律及泡沫铝衰减应力波特性进行了数值模拟研究。理论与数值模拟结果均表明:在应力波的传播路径上增加泡沫铝,应力波通过泡沫铝后,其应力幅值、波长、及应力幅值作用时间均发生明显的变化;在该条件下,增加5 mm厚的泡沫铝,一维应力波经过泡沫铝后,可以衰减掉未增加泡沫铝时应力幅值的39.9%,应力波由原来的矩形波变成三角形波,波长与持续时间也显著减小。同时,厚度对泡沫铝衰减应力波幅值具有较为明显的影响,相同能量的应力波通过泡沫铝材料厚度越厚,则应力波幅值衰减越明显;由此可知,泡沫铝用于防护冲击与爆炸荷载的缓冲吸能材料方面具有非常好的应用潜力。     

质量偏心Timoshenko梁的振动波特性研究

在研究船舶、潜艇等工程结构的低频振动时,通常可以将其简化为质量在截面内分布非均匀的梁结构,此质量偏心会引起弯-纵耦合。针对弯-纵耦合的质量偏心Timoshenko梁,推导了其截止频率的解析表达式;探讨了质量偏心对其纵振波、传播弯曲波及衰减弯曲波波数的影响规律;研究了三组波数下纵向/弯曲位移比随频率及质量偏心的变化。分析结果表明,质量偏心会降低梁的截止频率,偏心率越大,降低越明显;弯曲衰减波会在截止频率处转变为弯曲传播波;质量偏心使得非频散的纵向振动波转变为频散波;纵向振动与弯曲振动的耦合在质量偏心率或频率增大时,会进一步加强。     

Lamb波在复合材料板中传播的谱有限元建模和仿真

基于谱有限元对Lamb波在复合材料层合板中的传播进行了模拟。结合Gabor小波分析对谱有限元及传统有限元模拟结果与理论结果进行了对比, 并对相控阵法结构探伤的扫描过程进行了模拟和分析, 给出了Lamb波的传播和扫描图像。结果表明, 在得到更精确模拟结果的同时, 谱有限元较传统有限元法能大大缩短计算时间, 证实了该方法在模拟Lamb波在复合材料板中的传播方面的优越性。同时, 谱有限元法能很好地模拟相控阵法探伤的扫描过程, 模拟结果与实际结果吻合, 证实了本文建模方法的可行性和精确性。      

《基于谱元法的梁结构中Lamb波传播特性研究》

把谱元法应用于结构中弹性波的传播的模拟,建立基于二维谱元法的梁结构模型,提出模拟结构裂纹损伤的节点分离法;研究无损伤和含有损伤的铝合金梁结构中Lamb波的传播规律,通过和理论解对比,验证谱元法模拟结构中Lamb波传播的有效性;研究不同程度损伤对响应信号的影响,探讨了梁结构损伤识别方法。结果对基于Lamb波的结构损伤识别方法的研究具有借鉴意义。     

基于含金属芯压电纤维与Lamb波的一维结构损伤定位研究

含金属芯压电纤维(Metal-core Piezoelectric Ceramic Fiber,MPF)是一种新型压电功能器件.介绍了MPF的结构及其对圆形压电片激励Lamb波的传感响应模型.利用Gabor小波变换计算损伤反射信号到达时间延迟的原理,把MPF传感单一模式Lamb波在一维结构中进行了损伤定位研究.研究结果表明:MPF可以进行Lamb波的单一模式传感,采用Gabor小波变换计算损伤反射信号到达时间延迟效果较好,损伤定位精度较高.     

板状结构中基于Lamb波单模态的缺陷成像试验研究

Lamb波技术非常适于板类结构的各种缺陷检测。为了得到模态较为单一的Lamb波,使得接收信号更具有解释性,缺陷更容易识别,该文中在板上下表面的相同位置分别布置压电传感器阵列,采用同一位置上下表面的双压电片同相或反相激励,激励出单一S₀或A₀模态。运用这种单模态的Lamb波激励方式对板中缺陷进行检测,结合椭圆成像算法与数据融合方法对压电传感器阵列接收到的多组信号进行缺陷成像。该方法有效的实现了板中缺陷的二维成像定位,检测出人工缺陷,并提高了缺陷的可识别能力和定位精度。     

铁氧体衬底——手征性材料隐身波特性研究

指出铁氧体衬底-开口铜导体方形环是一种复合手征性介质结构,给出了本构方程、电磁波反射与透射关系表达式.通过开口尺寸、间隙、单元周期及介质电参数ε、μ的变化,计算了电磁波的反射,讨论了变化的特性,得出这种结构具有弱的频率选择性、波反射减弱和频带展宽等结论.采用介质中的耦合机制对波特性进行了简要分析,结论与文献进行了对比.最后预测,铁氧体与左手Metamaterials材料复合将有助于拓展隐身技术的研究领域.     

掺铕氧化钇发光纳米晶的拉曼光谱研究

采用凝胶燃烧法制备了8～50nm的Y2O3:Eu3+纳米晶.利用XRD确定了纳米晶的结构及晶粒大小,测定了不同晶粒大小的纳米晶Y2O3:Eu3+的拉曼光谱.通过测定不同的激发光所激发的拉曼光谱,以及比对荧光谱,指认了纳米晶Y2O3:Eu3+的Raman振动光谱,并且观察和研究了Raman光谱随晶粒尺寸的变化,发现了低维材料的一些反常拉曼效应.     

改性非晶和纳米晶FINEMET合金的显微硬度研究

本文研究了用元素W部分替代典型FINEMET合金中Nb和Fe的新型合金Fe73.3Cu1 Nb1 .5W1 .7Si1 3.5B9,在淬火态和不同退火温度及保温时间下 ,结合不同载荷大小和加载时间测试合金带芯部的显微硬度。随着纳米晶化的进行 ,自由体积缺陷含量和纳米晶晶界比例的变化会显著影响Fe73.3Cu1 Nb1 .5W1 .7Si1 3.5B9合金的显微硬度 ;合金在非晶态下有一定的压痕尺寸效应 ,而经过 4 5 0℃和 6 0 0℃退火 1h ,压痕尺寸效应消失 ;在 5 5 0℃退火温度下 ,在 0 .1kgf～ 0 .2kgf之间压痕尺寸效应不明显 ;合金的显微硬度变化趋势不符合超塑性波动公式。     

LaFeAsO纳米晶的中低温合成与表征

研究了铁基超导母体化合物LaFeAsO的低温固相反应合成及表征。实验以La₂O₃、LaCl₃以及BaFe₂As₂为原料, 通过球磨混合, 成功地在中低温(~500℃)下实现固相反应, 从而获得LaFeAsO纳米晶。采用X射线衍射Scherrer公式, 估算其平均晶粒尺寸小于100 nm。低温电阻测量表明, LaFeAsO纳米晶的自旋密度波反常变得不显著, 且其转变温度明显下降。采用晶粒尺寸效应和晶胞参数影响对这种现象进行了解释。     

空气中热氧化电沉积Zn纳米晶制备一维ZnO纳米针及其生长机制与场发射效应的研究

在金属基板表面电沉积一层金属Zn纳米晶，将该纳米晶置于高温炉中，通过热氧化法成功制备了一维ZnO纳米针。研究了不同的热氧化温度因素对一维ZnO纳米针的制备及其形貌的影响。在本方法中，一维ZnO纳米针材料对应于初始电沉积层的Zn纳米晶颗粒，这与其他方法中ZnO的生长机制不同，可以认为本方法的ZnO的生长遵从自催化扩散机制。同时，研究了一维ZnO纳米针薄膜的场发射效应。