粗糙接触界面超声干耦合特性研究

为提高粗糙接触界面的声耦合性能,对超声波与粗糙界面间的相互作用进行研究。通过界面分形模型的建立,得到含分形参数的接触刚度表达式,并结合界面声学模型分析不同耦合条件下声反射系数的变化;搭建超声干耦合实验平台,通过实验测得粗糙铝板表面轮廓,利用结构函数法对分形维数进行测定,并对不同分形维数的粗糙铝板进行受压条件下的反射系数测量。结果表明:对粗糙接触界面施加一定载荷有利于超声波在界面处的传播,且分形维数较大的粗糙铝板达到良好声耦合效果所需的载荷更小,更便于超声干耦合检测的实施。     

基于微观模型分析的承压粗糙界面接触状态超声评价方法

提出一种用于承压界面接触状态超声评价的粗糙界面微观模型。通过对承压粗糙表面微观特性理论分析,建立粗糙界面微观形貌参数与承压界面超声响应之间的关系。开展三种不同粗糙度承压铝界面超声透射试验,得到加载和卸载过程界面透射系数随压力变化关系,进而获得界面接触刚度和非线性系数。研究表明,在较小压力情况下,超声非线性系数对承压界面接触状态评价具有更高的灵敏度。通过对试验检测数据进行非线性最小二乘拟合处理,确定出接触界面微观形貌特征参数,进而计算出接触界面声学特性指标。理论计算得到声学特性与试验结果吻合较好,证明粗糙表面微观模型用于非完好界面声响应预测的有效性。     

超声波透射法在桩基检测中的应用研究

桩基作为一项隐蔽工程,具有工序复杂、难度大、不确定因素多的特征,施工过程中容易出现安全隐患,因此桩基检测工作十分关键.基于此,本文就超声波透射法的实际应用概述出发,阐述超声波透射法在桩基检测中的应用,包括桩基内单孔透射法、桩基桩外孔透射法、桩基内跨孔透射法,以供参考.     

超声渐变界面自动跟踪系统

本文介绍了渐变界面自动跟踪系统的基本原理及总体设计。这种系统利用了超声波在不同泥浓度泥水中的衰减程度不同来测量固液渐变界面。同时,它通过参数设定,能实现对固液渐变界面的自动跟踪与搜索。     

基于超声透射时差法的金属棒缺陷检测研究

本文提出了一种基于超声透射时差法检测缺陷的方法。首先对超声探头的声场特性分析研究,完成回波信号的转换和调理;然后控制时间数字转换器,得到回波信号的时差值;将采集到的不同时差值进行算法分析,并用数字信息量化出缺陷值,最终转化为可视的二维数据图。通过设计的系统对黄铜棒进行缺陷检测,采集的回波信号时差值的分辨率可达125 ps,缺陷测量误差小于±0.01 mm,径向和轴向分辨率可达0.007°,最大测量直径30 mm。实验结果表明缺陷检测系统具有较高的稳定性、可靠性和灵敏度。     

金属材料小缺陷超声反射信号建模及识别

为了能从含噪声金属材料超声检测信号中有效识别出微小缺陷回波,建立了金属材料超声反射信号模型并提出了基于相关系数的微小缺陷回波识别方法。对含微小缺陷金属材料超声脉冲反射信号的成分进行分析,建立了基于散射声场与高斯回波理论的优化超声回波模型。设计了超声缺陷回波位置识别方法。该方法对超声脉冲反射信号去噪后,取探头发射脉冲信号为参考信号;然后与去噪后的信号逐段求解相关系数;最后对该相关系数序列进行阈值化处理,获得缺陷回波在超声回波信号中的位置。将利用上述优化超声回波模型生成的超声反射信号及其频谱与实验获得的金属材料超声反射信号及其频谱进行了对比,结果表明:两者的时频域特征具有一致性。当将阈值设定为相关系数序列最大值的60%时,能够有效从超声背散射信号中识别出金属材料微小缺陷回波。     

基于STM32的光学透射法水浊度检测系统设计

针对水污染的检测,设计了一种基于STM32的水浊度在线实时检测系统。该系统基于国际标准(ISO7027—1984)中的透射法,通过将一束光打到一定厚度的水样中,测量透射光强度的衰减量来确定水样的浊度。实验结果表明:实际测量值与浊度标准液对比值的平均相对误差在4%以内,具有一定的可行性,可以实现对水浊度的实时监测。所设计的系统成本低,体积小,携带方便,检测方式简单,可用于日常生活中对水质的检测。     

粗糙表面分形特征的模拟及其表征

为了研究工程表面具有分形的特性,即在不同尺度下具有统计自相似性,探讨粗糙表面的分形特征,用随机中点位移和Weierstrass-Mandelbrot函数两种方法对轮廓和表面进行模拟,并对表面轮廓进行幂率谱分析,建立分形维数和幂率谱的关系,检验计算表明模拟表面的分形维数和指定值吻合良好。讨论分形参数的尺寸独立性和分形表面的统计特征,从幂率谱图可以看出,单分形的幂率谱图为一个区段,而双分形表面的幂率谱呈现明显的两个区段,不同尺度下的分形维数体现在其幂率谱图形上。与传统的统计参数相比,分形维数和特征尺度具有一定程度尺寸独立性。统计检验表明两种方法模拟的表面均符合近似的高斯分布。指出粗糙表面完整的描述和表征应兼顾分形和统计特征两个方面。     

新的粗糙表面弹塑性接触模型

提出一种新型的粗糙表面弹塑性微观接触模型.该模型的建立基于接触力学理论和接触微凸体由弹性变形向弹塑性变形及最终向完全塑性变形的转化皆是连续和光滑的假设.研究单个微凸体在载荷逐渐增加时的变形规律,并重点推出弹塑性变形区间的接触方程.在此基础上应用概率统计理论导出了粗糙表面的接触载荷、平均分离和实际接触面积之间的数学关系式.在不同的塑性指数和载荷条件下,该模型与GW弹性模型和CEB弹塑性模型就实际接触面积和法向距离的预测结果进行了对比.结果表明,在同样塑性指数和载荷条件下比GW模型预测的实际接触面积大但法向距离小,且两者的差距随塑性指数和载荷的增加而增大.因此该模型的预测结果更加符合人们的试验观察和直觉,能够更加科学和合理地描述两个粗糙表面的微观和宏观接触状态.     

超声导波在管中传播的理论分析与试验研究

采用分布式PZT传感器在管中激励和接收超声导波。根据在管状波导中传播的超声波具有频散现象及多模态特征,选择具有单一频率的特定信号激励超声波,使其频散最小;同时采用分布式传感器抑制不同模态的波型。其试验结果与理论预测相吻合。     

三维真实粗糙表面弹性接触的全域数值解

本文提出了三维真实粗糙表面弹性接触问题的全域数值求解方法。这种方法采用网格规则划分和局部柔度矩阵存储解决了计算机存储问题;采用求解域收缩和逐次低松弛迭代解决了接触方程求解问题。运用这种方法可以获得真实粗糙表面弹性接触时全接触域内的压力分布与总载荷、接触图象及其实接触面积、接触变形与接触刚度等参数。计算结果与实测结果符合得较好。     

扭纵复合型超声电动机的时域驱动模型

基于动力学原理，提出了一种扭纵复合型超声电动机（ＴＬＨＵＳＭ）的时域驱动模型。该模型可以模拟计算超声电动机的转速、转矩和效率等特性。试验表明，用提出的模型计算的超声电动机的负载特性和效率与试验结果一致。该模型可研究预压力、定子两路振动振幅及其振动相位差等输入参数对电动机负载特性的影响，用于指导这类超声电动机的设计和性能评价。     

PRINCIPLE AND TRANSMISSION TECHNOLOGY OF BERTRAND CONJUGATE SURFACES

Bertrand surface is presented by abstracting and subliming the common characteristic of the usual surfaces including rotational surfaces, developable surfaces, normal circular-arc surfaces, etc. Basic characteristic of Bertrand surface is that normals along generator are coplanar. Bertrand conjugate principle is studied and its basic characteristic is that the instantaneous contact line between a pair of Bertrand conjugate surfaces is generator. Bertrand conjugate can be divided into three kinds of typical conjugation forms in terms of the generators that are general plane curve, circular-arc and straight line. Basic conjugate condition is given respectively, and structure condition, which reflects transmission forms and directrix characteristic of this kind of conjugation, is researched. As typical engineering application of Bertrand conjugate surface principle, transmission technology of loxodromic-type normal circular-arc bevel gear is studied.     

RAPID AND NONDESTRUCTIVE MEASUREMENT SYSTEM FOR WELDING RESDlUAL STRESS BY ULTRASONIC METHOD

Traditional methods of residual stress measurement are generally destructive or semi-destructive, as well as expensive, time-consuming and complex to implement. With the new development of welded structure, traditional methods can not satisfy the need of full life task management. So the acoustical theory is introduced, since the ultrasonic technique provides a useful nondestructive tool in the evaluation of stresses. In this study an ultrasonic stress measurement experimental installation is established, which consists of a special transducer, a signal emission unit and a signal recipient processing unit. Longitudinal critically refracted wave is selected as the measurement wave mode. The supporting software is programmed by Labview software. The longitudinal residual stress and transverse residual stress of twin wire welded plate are measured by this installment, in which the measuring process is real-time, quick and nondestructive. The experiment results indicate that the system can satisfy the need of life evaluation for welded structure. The system is light and portable.     

高频纵向超声导波在埋于无限大介质中钢杆的传播特性

从理论上分析高频纵向超声导波在埋于无限大介质中钢杆传播的特性.根据在杆状波导中传播的超声波具有频散现象及多模态特征,选择特定频率下的单音频信号激励超声导波,使其衰减最小,能传播较长距离;能量速度最大,最先到达,从而可与其他速度较慢的模态相区别.说明此频率下的纵向模态可用来对埋于介质中的钢杆进行检测.同时建立试验系统,对直径22 mm、长度1 m的埋于水泥中的钢杆进行检测,并对结果进行时频分析,试验结果与理论分析相吻合.     

RAPID AND NONDESTRUCTIVE MEASUREMENT SYSTEM FOR WELDING RESDIUAL STRESS BY ULTRASONIC METHOD

Traditional methods of residual stress measurement are generally destructive or semi-destructive, as well as expensive, time-consuming and complex to implement. With the new development of welded structure, traditional methods can not satisfy the need of full life task management. So the acoustical theory is introduced, since the ultrasonic technique provides a useful nondestructive tool in the evaluation of stresses. In this study an ultrasonic stress measurement experimental installation is established, which consists of a special transducer, a signal emission unit and a signal recipient processing unit. Longitudinal critically refracted wave is selected as the measurement wave mode. The supporting software is programmed by Labview software. The longitudinal residual stress and transverse residual stress of twin wire welded plate are measured by this installment, in which the measuring process is real-time, quick and nondestructive. The experiment results indicate that the system can satisfy the need of life evaluation for welded structure. The system is light and portable.     

磁流变传动装置理论分析及试验测试

基于Bingham黏塑性流体模型,对磁流变传动装置的工作原理及设计方法进行理论分析,在此分析的基础上设计和制作装置样机,并对其进行试验测试.结果表明,装置传递的转矩可以通过调节励磁电流来控制,传递转矩的试验测试结果与理论分析结果基本吻合;装置传递的转矩基本不随滑差转速的改变而改变,具有良好的恒转矩特性;装置还具有很快的...