二维周期排桩隔振技术应用于兰州中川国际机场的初探研究

为了克服传统隔振技术因需要在基础与地基之间埋置隔振装置从而削弱结构的整体性和限制隔振装置的更换等方面的不足,立足于屏蔽弹性波的新思想,基于周期结构的通禁带,采用数值模拟手段研究二维周期排桩结构的带隙特性及其对禁带频段内弹性波的抑制作用,并探讨将这种隔振新技术应用在兰州中川国际机场的新建航站楼与跑道之间来实现隔振时结构设计参数的选取规律。研究发现,对于相对刚度而言,在所选择的材料中,外层散射体钢和内层散射体混凝土及土体所组成的胞元具有最宽的弹性波衰减范围;减小晶格常数增大填充率或者构造含有两种晶格常数的胞元结构可获得更宽的弹性波衰减范围。研究结果可为中川国际机场的周期性排桩设计提供理论指导,从而精准地实现工程结构物的隔振需求。     

长度调制的声子晶体梁弯曲振动带隙特性分析

提出一种长度可调制的双周期声子晶体梁结构,研究弯曲波的带隙特性。在无限周期条件下采用传递矩阵法计算准周期声子晶体梁弯曲振动中的弹性波能带结构,并与简单二组元声子晶体梁结构的能带进行对比,然后进一步分析调制参数对带隙的调节机制,结果表明准周期声子晶体梁结构较简单二元声子晶体梁能够产生更大带宽、更多频段的带隙。在有限周期条件下采用有限元法计算准周期声子晶体梁的振动传递特性,证明理论计算的正确性。所提出的准周期声子晶体梁结构可在使用较少材料的基础上大幅度拓宽带隙并具有更强的带隙调控力,为梁类工程结构的减振提供更多选择,并可为新型滤波器、隔振平台的设计提供新思路。     

韧带结构对手性超材料弹性波传播带隙的影响

针对手性周期结构超材料,重点研究材料内部微结构韧带的动态特性对手性超材料中弹性波传播带隙的影响。建立了考虑韧带与节点环之间弹性联接的韧带固有频率的计算模型,在此基础上,探索弹性波在手性周期结构超材料中传播带隙的形成机理及其与韧带性能参数和尺寸之间的关联。结果表明,手性结构中弹性支承韧带的频率比其简化为两端固支的要低,韧带越短,对弹性支承特性越敏感;超材料中少数韧带振动的局部化导致的能量耗散是抑制弹性波传播的根源,通过改变韧带的联接弹性和质量分布可以实现对超材料中弹性波传播特性的主动调控。     

结构参数对薄膜型隔声超材料带隙移位特性的影响

针对薄膜型隔声超材料,在考虑内嵌质量块的形状和尺寸的前提下,研究其隔声降噪机理及隔声性能的微结构参数影响规律。首先建立薄膜型隔声超材料多自由度的振动分析模型,该模型引入内嵌的圆盘形质量块的平移和绕面内轴旋转自由度的模态特性。进而研究薄膜型超材料单胞结构单元的弹性常数、质量块质量及尺寸等参数对薄膜型超材料隔声"带隙"频段的影响。研究结果表明:金属圆盘形质量块的质量、半径以及橡胶薄膜的弹性常数对薄膜型超材料的固有振动频率均产生一定的影响;质量块半径越大,低频段的"带隙"的频率将向高处移位;质量块的质量越小,系统低频和高频段的"带隙"频率均增大,但此时中频段的"带隙"频率在166 Hz附近基本保持稳定;薄膜弹性常数的增大将导致中频段"带隙"频率增大,但影响不显著。     

珍珠层复合堆叠材料中弹性波传播特性研究

通过建立珍珠层复合堆叠材料的拉伸剪切链模型和二维有限元模型,利用多重多级子结构方法研究声子晶体材料带隙特性。结果表明,珍珠层材料是一种具有较低及较宽一阶带隙且多个高频平直带的Bragg型声子晶体,这意味着此材料会导致非常宽的频率衰减区出现,并且其结构与带隙产生机理均不同于局域共振型声子晶体,所以不会出现类Fano干涉现象,更利于实现低频减振的目的。传输特性计算验证了多重多级子结构带隙计算结果的正确性和有效性。进一步研究表明带隙特性主要取决于硬材料("Brick")的密度以及软材料("Mortar")的弹性模量,珍珠层材料的一阶带隙受到这两个材料参数的耦合作用,适当匹配两种材料参数值可以获得更大的相对带隙,也可以进行带隙调控,为设计新型减振隔振材料提供指导。     

船舶动力设备截断式桁架浮筏减振特性研究

为了减小船舶辅机振动的影响，提出一种截断式桁架浮筏结构，把具有带隙特性的截断式正方格栅结构引入船舶动力设备浮筏隔振系统的设计。研究截断式正方格栅结构的带隙特性和局域共振机理，分析截断式桁架筏架的振动传输特性，比较截断式桁架浮筏和传统浮筏隔振系统的隔振性能。研究结果表明：截断式正方格栅具有较好的低频带隙特性，通过调节几何和材料参数可调整桁架浮筏的带隙范围，截断式桁架浮筏隔振系统可比传统浮筏隔振系统的减振性能提高6.3 dB，具有良好的隔振效果。     

周期新型超材料板多阶弯曲波带隙研究

利用了声子晶体带隙性质的概念,结合局域共振原理,提出了一种新型周期超材料板结构。这种结构是由具有负等效模量的声学超材料子结构作为共振单元,周期排列在薄板上形成的。在共振单元的作用下,不仅在低频范围内产生带阻特性,还引起了部分弯曲波发生波型转换并产生相应的多阶带隙,使得在多个频段范围内阻断波的传播,扩大了抑制振动传递的频率范围。利用平面波展开方法分析了结构的弯曲波带隙,并且和有限元方法得到结果进行比较,得到了一致的频散关系。对有限超材料板的振动传递损失也进行了分析,数值计算结果证明了所求频散关系的正确性以及本文提出的隔振结构对振动衰减的有效性。除此之外,研究了局域共振单元的参数和单胞尺寸对结构带隙性质产生的影响,为选取合适的参数满足特定隔振要求(低频,宽带等)的超材料板结构提供了参考依据。     

带局域共振单元液固混合介质隔振器的动力学特性研究

针对被动振动控制技术中大载荷设备的低频振动隔离难点,提出了带有附加质量单元体的液固混合介质隔振方案。基于双质量振子的单元体模型,建立了液固混合介质隔振装置的整体动态方程,推导出隔力和隔幅两种隔振情形下的传递率理论公式,计算出传递率曲线上的解析极值点。在给定隔振器参数下,比对考虑附加质量单元体与仅考虑弹性的一般性单元体对传递率特性的影响,结果表明：附加质量不影响隔振装置的静态承载能力,但会降低共振频率;更重要的,附加质量的存在使得传递率曲线出现了最小极值点,即最佳的隔振频率点,这大幅提升了对应频段的隔振性能;解析结果证实,有效面积比、单元体数量是调控隔振性能的重要参数。     

夹杂及弹性耦联对手性蜂窝复合材料吸振带隙的影响

为了研究手性蜂窝复合材料的振动特性与其振动传播带隙之间的关系,首先,建立了该种材料离散多自由度的夹杂-韧带振动力学模型,该模型考虑了其内嵌夹杂的局部振动与由微结构韧带连接的节点环之间的弹性耦联及诱发共振模态。然后,重点研究了微结构元件之间的耦联程度和微结构元件的尺寸参数对材料吸振带隙低频段和高频段的影响,并结合有限元方法对模型进行了验证分析。结果表明:除柔性包覆的夹杂以外,耦联诱发振动、节点环和韧带的材料及尺寸参数都对手性蜂窝复合材料的固有振动频率产生显著影响,从而控制带隙的位置和带宽。随着节点环内、外弹性耦联程度的减小,夹杂的模态频率将控制带隙的低频段,且随着夹杂质量的增大,低频段的频率降低;高频段由韧带振动表征;当节点环内、外弹性耦联程度增大时,带隙的低频段对韧带和框架的模态更加敏感,从而出现比夹杂模态频率更低的带隙。无论弹性耦合程度强弱,当韧带和节点环的厚度减小时,材料第三阶较高的包覆层变形频率将被相对更低的韧带振动频率取代。所得结论可为小尺寸、低频宽带隙手性蜂窝型隔振材料的设计研究提供理论指导。     

散射体特征对隔声超材料性能的影响

为研究应用于轨道车辆降噪的声学超材料，在分析两种晶体结构的基础上，从密度角度出发研究散射体特征对声学超材料性能的影响。建立三维三组元金刚石声子晶体模型，通过控制变量法在控制基体材料和包裹层材料参数一致的情况下，针对散射体密度进行梯度递增，以此求解并绘制不同散射体密度条件下三维三组元金刚石声子晶体能带结构图。结果表明：三维三组元金刚石声子晶体的带隙作用频率在6 725.77 Hz～11 632.62 Hz之间，基本与高速列车噪声覆盖范围重合；带隙随着散射体密度的增加，带隙起始频率和带隙终止频率均从高频开始降低，二者降低幅度有所区别。带隙宽度会随散射体密度的增加而增加，拟合带隙随散射体密度变化的曲线后发现，三维三组元金刚石声子晶体的带隙宽度随密度的变化曲线更倾向于3 阶函数。该结构的扩展结构可应用于轨道车辆地板层、高速铁路 沿线声屏障等有降噪需求的部位。     

Estimation of Parameters of Universal Distribution of Moments of Failure of Products

A method is proposed for estimating the parameters of a mixture of exponential and Weibull distributions for which the accuracy of preliminary estimates obtained by graphical analysis is refined in accordance with the criterion of maximum likelihood. The efficiency of the proposed method is supported by the results of statistical modeling.     

Analysis of the rate of propagation of the wave of change of boiling modes

An approximate analytical expression is derived for the velocity of the front of the wave of change of boiling modes on a rod and on a plate. The impact of the Thomson effect and of the heater orientation in the gravity field is included. Adequate agreement is demonstrated between the derived relations and experimental data.     

Evaluation of optical properties of highly scattering media by moments of distributions of times of flight of photons

A novel method for the determination of the optical properties of tissue from time-domain measurements is presented. The data analysis is based on the evaluation of the first moment and the second centralized moment, i.e., the mean time of flight and the variance of the measured distribution of times of flight (DTOF) of photons injected by short (picosecond) laser pulses. Analytical expressions are derived for calculation of absorption and of reduced scattering coefficients from these moments by application of diffusion theory for infinite and semi-infinite homogeneous media. The proposed method was tested on experimental data obtained with phantoms, and results for absorption and reduced scattering coefficients obtained by the proposed method are compared with those obtained by fitting of the same data with analytical solutions of the diffusion equation. Furthermore, the accuracy of the moment analysis was investigated for a range of integration limits of the DTOF. The moment analysis may serve as a comparatively fast method for evaluating optical properties with sufficient accuracy and can be used, e.g., for on-line monitoring of optical properties of biological tissue.     

可燃气体检测报警器测量结果的不确定度评定

本文详细介绍了可燃气体检测报警器示值误差测量结果的不确定度评定方法。     

水三相点复现的不确定度评定

水三相点是开尔文热力学温度的唯一基准点，也是ITS-90国际温标重要的定义固定点。因此，水三相点不确定度分析对整个温标的建立、温度量值传递起着至关重要的作用。近3年来，中国计量科学研究院研制出一系列高质量的水三相点容器，加强了水三相点的研究，为不确定度的分析提供了更为可靠的实验依据。同时，不确定度的分析也是客观评价新研制容器性能的一个重要指标。因此，根据实验结果对新研制容器所复现的水三相点进行了不确定度评定。评定结果表明，其扩展不确定度为0．16mK(k=2．69，P=0．99)。     

心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定

本文介绍了心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定与表示方法。