计及横向振动的夹心式功率超声压电换能器

研究了大尺寸夹心式压电换能器的耦合振动。通过引入各部分的振动耦合系数及等效弹性系数,推出了换能器的耦合振动频率方程。与一维理论比,本方法不受换能器横向尺寸的限制。与数值方法比、本方法无需电子计算机就可迅速得出结果。实验表明,本方法得出的夹心式换能器的共振频率比一维理论得出的结果更接近于实测值。     

面剪切振动模式弛豫铁电单晶换能器

[011]极化方向、zxt-45°切型的PIN-PMT-PT单晶因其高剪切压电应变常数、高机电耦合系数和高柔顺系数等特点,在水声换能器中存在广阔的应用前景.通过设计中间质量块的方法,将单晶产生的剪切振动转换为换能器的纵向振动,并利用辐射头的弯曲振动和圆环尾质量块振动的耦合拓宽工作频带.通过有限元仿真分析,研究了结构参数...     

高压输电塔同步环境脉动实测分析与对比

基于随机振动及系统识别理论,对两相邻直线输电塔和两相邻转角输电塔进行双向同步环境脉动测试,并对实测结果进行了分析与对比。实测结果表明,直线杆塔的前三阶振动分别为沿导线方向和垂直导线方向的平动及扭转振动。与转角塔相连的输电塔与两相邻直线杆塔的杆件型号、材料完全相同,而该塔动力特性与直线杆塔相比,其频率增加,阻尼比减小了。阻尼和刚度的变化在一定程度上影响着输电塔-线体系的风振系数,最终引起输电塔-线体系的风振反应发生变化。而转角输电塔位于两个方向的转角处,其位置特殊,加上其结构本身的不对称性,分析得到该转角输电塔的前几阶振动形式为扭转振动和纵横向的耦合振动。     

管道振动对涡街流量计测量影响的试验研究

为研究管道振动对涡街流量计测量的影响,以国内普遍使用的应力式涡街流量计为研究对象,在气体流量管道振动试验装置上,流量范围35m3/h～145 m3/h内,分别在不同管道振动加速度（0.05g、0.1g、0.2g、0.5g、1g）、频率（40Hz、100 Hz、200 Hz）、垂直和水平方向上进行了一系列管道振动试验。通过对不同管道振动情况下的涡街流量计仪表系数误差分析发现,涡街仪表系数误差随管道振动加速度的增加而变大,抗振性能较差;相同振动加速度下,仪表系数误差随流量增大有减小趋势,小流量下对管道振动尤为敏感;同一振动加速度下,仪表系数误差随管道振动频率增大而减小;水平方向管道振动较之垂直方向仪表系数误差更小,抗振性能更好。     

基于分离系数矩阵差分法的输流管道轴向耦合响应特性研究

利用分离系数矩阵差分法配合隐式欧拉法,针对输流直管轴向振动流固耦合-四方程模型进行数值仿真计算,研究在水锤激励下,输流直管耦合轴向振动响应特性。分离系数矩阵差分法避开特征线法复杂的时间或空间插值,能根据波的传播方向选择适当的差分公式进行计算,简单可行且稳定性较好。将该数值模式的计算结果与前人的数值结果和经典水锤理论对比,吻合良好,表明其具有较高的适应性和准确性。对比分析了仅考虑泊松耦合时和同时考虑泊松与连接两种耦合时,流体流速、管内压强、轴向管道振动速度以及管壁应力四个特征参数的响应特性。结果表明,两种耦合作用对管道轴向振动特性的影响不容忽视,泊松耦合主要影响振动响应幅值,而连接耦合不仅会影响振动幅值,还会影响振动频率。     

田湾核电二期深孔台阶爆破振动监测与分析

针对田湾核电站二期工程台阶爆破引起的振动对一期工程建筑物的影响,在现场对离爆破地点最近且最敏感的核岛进行了爆破振动监测。本文对采集的数据进行了较全面的分析,得出了台阶爆破振动质点振动加速度衰减参数k、α的最佳取值;同时得出在当地条件下,爆破振动加速度与比例距离的关系、爆破振动加速度与不耦合系数的关系,并发现水平方向爆破振动加速度的峰值是垂直方向上的3～5倍。这些爆破振动监测数据与分析结果,为后期施工提供了理论和技术指导。     

田湾核电二期深孔台阶爆破振动监测与分析

针对田湾核电站二期工程台阶爆破引起的振动对一期工程建筑物的影响,在现场对离爆破地点最近且最敏感的核岛进行了爆破振动监测。本文对采集的数据进行了较全面的分析,得出了台阶爆破振动质点振动加速度衰减参数k、α的最佳取值;同时得出在当地条件下,爆破振动加速度与比例距离的关系、爆破振动加速度与不耦合系数的关系,并发现水平方向爆破振动加速度的峰值是垂直方向上的3～5倍。这些爆破振动监测数据与分析结果,为后期施工提供了理论和技术指导。     

高雷诺数下圆柱顺流向和横向涡激振动分析

本文利用CFD方法,研究了较高雷诺数下圆柱流向与横向耦合涡激振动特性。利用FLUENT软件求解粘性Navier-Stokes方程、圆柱涡激振动的结构动力响应方程,运用动网格技术,实现流固耦合,对圆柱进行了单自由度和两自由度涡激振动的数值模拟,得到了雷诺数为 范围内的圆柱涡激振动的升力系数、阻力系数、振幅比及频率比随约化速度变化的规律,捕捉到涡激流固耦合振动的“锁定”“相位开关”等现象,结果表明在此雷诺数范围内锁定区域对应的折减速度范围为Ur=3~7.5。对比单自由度及两自由度的模拟结果,表明在低质量比情况下,流向的振动会对横向振动产生影响。     

压电陶瓷圆环与金属圆环复合振动系统的径向振动

对由压电陶瓷圆环与金属圆环组成的复合振动系统的径向振动特性进行了研究。首先分析了压电陶瓷圆环和金属圆环的径向振动,推出了其各自的机电等效电路。在此基础上,得出了压电陶瓷圆环与金属圆环复合振动系统的机电等效电路及其共振频率方程。探讨了系统的共振及反共振频率、有效机电耦合系数与其几何尺寸之间的关系。研究表明,当复合振动系统的壁厚比增大时,其共振及反共振频率升高。对于换能器的第一阶径向振动,其有效机电耦合系数随壁厚比的增大而单调减小;对于换能器的第二阶径向振动,其有效机电耦合系数随壁厚比的增大会出现一个极大值,而且,在一定的壁厚比范围内,换能器第二阶径向振动的有效机电耦合系数大于第一阶径向振动的有效机电耦合系数,这一规律与传统的有关压电换能器的分析理论及结果是有所不同的。     

耦合四圆柱涡激振动的力特性及水动能获取分析

涡激振动是一种常见的流固耦合现象,结构物振幅较大时,可利用涡激振动从海洋流中或河流中获取能量。通过流固双向耦合数值方法,模拟均匀来流下,弹性支撑刚性连接的耦合四圆柱在不同横向和流向间距比下的横向涡激振动。分析横向和流向间距比对该耦合结构涡激振动时的压力和升力特性及获取能量和能量密度的影响。结果表明:各种组合间距比下,上端两圆柱的升力系数均值CL与下端两圆柱的CL关于CL=0对称,压力系数幅值Ap关于θ=180°对称,但其升力系数均方根值却近似相等;获取的水动能及能量密度随着组合间距比的增加先增加,随后获取能量增加缓慢,而能量密度却不断减少,因此选择合理的横向和流向间距比可从单位水体的海洋流或河流中获取更多的水动能。     

矩形压电振子的多维耦合换能器理论

利用表观弹性法推导了矩形断面压电陶瓷长条和矩形压电薄板振子的二维耦合振动理论并给出了各振子的总导纳方程、多维耦合下的机电转换系数等,由总导纳方程计算了频率常数随振子几何尺寸的变化曲线。所得结果与有限差分法和有限元法的结果相当满意地符合。 这种方法比其他方法简单,可用于压电陶瓷参数的修正,复合压电振子和非压电振子的耦合振动的计算。     

锥盘形超声聚能器的耦合振动特性与优化设计

超声聚能器具有放大振幅、匹配声阻抗、提高声能量传输效率的作用,盘形聚能器与压电圆管组合能够扩大声能量的辐射范围。采用传统的一维理论对盘形聚能器振动的分析,往往忽略了高度对振动的影响。为了获得符合盘形聚能器实际振动的解析理论,以结构简单且易加工的锥盘形超声聚能器为研究对象,利用等效弹性法分析了高度与半径尺寸接近的聚能器的径、纵向耦合振动。通过引入机械耦合系数,推导得到了聚能器耦合振动的机电等效电路、共振频率方程组和径向位移放大倍数。进一步分析了聚能器机械耦合系数、共振频率和径向位移放大倍数与几何尺寸的依赖关系。利用有限元法对聚能器的耦合振动模态进行了仿真,理论计算与模拟结果一致,验证了理论推导的正确性。振动特性与优化结论的获得为盘形聚能器的工程应用提供了理论依据,为径向复合换能器的振动分析奠定了研究基础。     

隧道开挖爆破对临近既有建筑安全影响分析

以省道205线老龙山隧道为工程背景,在考虑围岩产状影响的条件下利用萨道夫斯基爆破经验公式对老龙山隧道附近既有建筑的爆破影响进行了分析研究.采用最小二乘法对48组现场监测数据进行回归分析,分别得出了爆破振动传播方向与地层产状方向垂直时和平行时的萨道夫斯基爆破经验系数K、α,并以此绘制出两种情况下的爆破振速与距离关系曲线....     

硅酸镓镧晶体谐振器的高频振动分析

利用Mindlin板理论分析了硅酸镓镧晶体板强耦合的厚度剪切振动和弯曲振动，获得了硅酸镓镧晶体板高频振动的色散关系、频谱关系和振动模态位移图。数值计算结果表明，Mindlin板理论可以获得硅酸镓镧晶体板厚度剪切振动的一阶精确截止频率，无需修正系数。基于石英晶体谐振器设计晶片最佳长厚比的选取方法，确定了硅酸镓镧晶片的最佳尺寸，避免了厚度剪切振动模态和弯曲振动模态的强耦合。通过绘制硅酸镓镧晶体板在最佳尺寸时的各振动模态位移图，发现厚度剪切振动模态是主振模态，具有很好的能陷效应。Mindlin板理论在硅酸镓镧晶体板高频振动的应用分析可以指导硅酸镓镧晶体谐振器的实际研发。     

磁电复合材料PMN-PT/Terfenol-D/PMN-PT磁电耦合性能的有限元分析

由铁电相和铁磁相组成的磁电复合材料被证明有非常显著的磁电耦合效应,近年来受到越来越多的关注。利用有限元PDE的方法对磁电复合材料PMN-PT/Terfenol-D/PMN-PT的磁电耦合性能进行了分析,主要研究了边界条件、结构尺寸对磁电耦合性能的影响。研究发现,当上下表面y方向固定,其它表面自由时,磁电复合材料长度方向伸缩更加明显,具有更大的磁电耦合系数;铁电相和铁磁相厚度比与磁电耦合系数程非线性关系,当铁电相厚度为1.1mm,铁磁相厚度为1.9mm时,磁电耦合系数具有最大值3.354((V/m)/A/m));当铁电层尺寸保持不变,铁磁层长度超过10mm后,铁磁层长度对磁电耦合系数影响不明显。该理论结果可以用于提高磁电耦合性能同时达到节省材料的目的。     

考虑内阻尼的梁结构耦合点处近场耗散功率分析

以考虑结构内阻尼系数的Euler-Bernoulli梁为理论基础,建立了以任意角度耦合的简单三叉梁结构波动方程,根据耦合点处平衡条件和连续性条件得到了在分别给定弯曲波激励和纵向波激励情况下近场波的幅值,由于内阻尼系数的引入,近场项将消耗功率,根据振动波幅和振动功率之间的关系求得到耦合点处近场耗散功率系数,算例研究了内阻尼系数、耦合角度和激励频率对一种特定三叉梁近场耗散功率系数的影响,得到了一些至关重要的结论,对耦合梁结构振动设计有着重要的指导意义。     

非线性耦合双稳系统的振动共振与随机共振

单一双稳系统受到弱周期信号和噪声的作用能产生随机共振.而在高、低两种不同频率信号作用下则能产生振动共振,将两个双稳系统经非线性耦合而成为耦合双稳系统,并在低频、高频信号和噪声的作用下研究了耦合双稳系统对低频信号的响应特性,给出了高频信号参数和耦合系数对振动共振和随机共振的影响关系,结果表明通过调节高频信号幅值或耦合系数大小能产生振动共振或随机共振,并构建了耦合双稳系统原理框图,为随机共振的控制及其利用提供了新的理论方法,数值仿真结果与理论分析结论完全吻合.     

PZT/环氧树脂1-3-2型压电复合材料的制备及性能

采用压电陶瓷基板与1-3型压电复合材料串联连接,沿表面两相互垂直的方向切割PZT陶瓷,在切槽间浇注环氧树脂,制备出新型的1-3-2型压电复合材料.实验测试了材料的压电和介电性能,结果表明其d33常数达到400 pC/N,振动位移113.5pm,声速3500m/s,声阻抗17.6Mraly,厚度机电耦合系数0.62,带宽3.6kHz,相对介电常数817,介质损耗0.02.     

材料和结构参数对悬壁梁式压电振子机电耦合性能的影响

对材料和结构参数对压电和基板不等长的矩形截面悬臂梁式双晶压电振子机电耦合性能影响进行研究。由Hamilton原理推导了压电振子振动方程模型,并试验验证了模型的准确性。理论分析显示,当电路阻抗匹配时,转换效率最大,且当粘性阻尼系数相同时,最优转换效率随着机电耦合系数增大而增大。压电振子机电耦合系数和压电材料机电耦合因子成正比;随着压电与基板模量比增大,机电耦合系数增大;压电与基板密度比对机电耦合系数影响微弱;机电耦合系数随压电与基板长度比和厚度比都呈先增后减趋势,存在最优长度比和厚度比使机电耦合系数达到最大值。结构优化后的机电耦合系数随模量比的增加而增大;不同模量比和密度比条件下,最佳长度比变化较小,总体变化范围为0.6~0.7;模量比对最佳厚度比影响显著,随着模量比增大最佳厚度比减小。研究成果可用以指导压电振子的设计。     

厚度振动换能器降耦合结构优化与工程应用

厚度振动是高频换能器的常用振动模态。对压电圆片而言,横向方向的耦合总是存在的,不存在理想的厚度振动模态。若压电圆片的尺寸比例合适,横向耦合较弱,若尺寸比例不合适,横向耦合会很强。耦合会使振子表面振动位移反相,频响曲线出现多个难以区分的谐振峰,对换能器的发送电压响应、指向性等产生负面影响,对某军用型号工程中利用该振动模态工作的换能器的生产质量有较大影响。通过对压电振子的振动模态、耦合振动频率等理论和仿真计算,开展频率优化研究,降耦合对换能器的影响分析以及试验验证,仿真分析和试验结果表明:中心孔对圆片高频换能器模态振动具有明显的降耦合作用,可提高圆片换能器的发射能力,改善指向性特性,解决了该类换能器生产质量不高、成品率低等问题。