陀螺 质量声子晶体结构力学研究

声子晶体是由不同材料组成的周期性结构.其显著特点是弹性波在传播时,受其内部结构的作用,在一定频率范围(带隙)内会抑制弹性波的传播,而在其他频率范围(通带)可以无损耗地传播.本文提出并设计一种新型的陀螺-质量声子晶体结构,研究并且分析了不同参数对于陀螺-质量声子晶体结构振动通带的影响,并通过有限次结构数值计算进行验证.     

椭圆柱体二维液态声子晶体声波禁带的研究

将椭圆柱体引入2维声子晶体中,采用平面波展开法计算了该系统的声波禁带结构．对于不同的椭圆柱体截面形状以及旋转角度,该体系都发现了完全禁带,但其禁带的位置与大小有很大不同．当晶格常数a1=4cm,a2=3．2cm,填充率F=0．35时,椭圆柱体截面不旋转的体系只产生一个禁带,其宽度为0．453,而截面旋转π／4的体系产生3个声波禁带,其宽度分别为0．458,0．023和0．062．研究结果表明：在这种2维非均匀液态体系中,声波禁带结构受到填充率,椭圆柱体截面形状以及旋转角度的影响．     

二维陀螺声子晶体结构力学研究

首先,提出了一种二维平面陀螺声子晶体,得到了不同参数对带隙的影响.该结构由陀螺、外框架、弹簧组成.其次,在结构中只考虑由于陀螺转动引起的角运动,不考虑平移.运用角动量定理,针对该结构建立动力学方程.然后,通过动力学方程,分析其带隙特性得到色散曲面.随后,通过改变结构中的参数,观察带隙的变化,得到了不同参数对带隙的影响.最后,用数值方法验证其带隙的存在,证明了这种二维平面陀螺声子晶体能对扭转振动具有抑制作用.     

基于声子晶体的层叠式方柱型减振结构设计

基于声子晶体特性提出一种层叠式方柱型声子晶体单胞结构,通过冲击响应谱分析和随机振动分析考察其周期性结构减振特性,并与相应非周期结构对比.计算结果表明该声子晶体周期性结构对于冲击载荷和随机振动载荷均有较好的减振特性.在三组分材料参数中影响单胞带隙特性的主要因素是外层材料密度和中间层材料弹性模量.声子晶体结构的减振效果随周期数的增加而愈加明显.组分材料力学性能参数和周期型结构周期数是声子晶体结构减振设计的主要因素.     

二维三角陀螺声子晶体的波调控研究

本文研究了一种二维三角陀螺声子晶体,采用拉格朗日方程对结构进行建模,推导出动力学方程.通过调节陀螺转速,可以控制结构的色散关系,并获得较大的带隙,从而可以将其用来进行振动控制和噪声抑制.从色散曲面等频截线发现波在结构中的传播方向会随频率变化,在低频时各向同等传播,高频时则出现六个集中的传播方向.通过数值计算验证了理论获得的带隙的准确性.     

单面柱声子晶体板低频带隙特性与机理分析

基于有限元法计算分析散射体材料属性和散射体形状对单面柱板结构局域共振型声子晶体带隙特性的影响,并通过计算单胞位移特征模式解释声子晶体带隙特性变化的物理机理.结果表明：散射体的密度和弹性模量以及散射体形状通过改变声子晶体单胞局域状态,对声子晶体带隙特性产生很大影响.总结声子晶体板结构低频带隙特性变化规律,为工程减振降噪提供参考.     

基于声表面波的微操控技术研究进展

微操控技术是指精确控制微纳米颗粒的运动状态,如对细胞、生物大分子、纳米药物等进行捕获、筛选、移 动、分类,其在生物医学、化学分析、材料科学等领域有着重要应用,近年来引起了各国学者的极大关注。声操控是利 用声波操控微粒,具有非接触、穿透性较好、无需对微粒进行化学生物修饰等优点。近年来随着微机电系统(MEMS)技 术和微流控芯片技术的迅速发展,基于声表面波(SAW)的微操控技术受到广泛关注和研究。声表面波芯片因其具有频率 较高、能量局域、易于集成等特点,能够基于显微技术直接观察细胞、微泡等生物微粒的操纵状态,是一个良好的微操 控工具。文章主要介绍基于声表面波的声流、声辐射力效应操控微粒的最新研究进展以及声操控的发展趋势。     

基于LabVIEW的压力容器缺陷声发射监测系统的设计

针对压力容器的微裂纹缺陷,以S25H-20型有机热载体锅炉为被测对象开发了声发射缺陷监测系统,该系统采用LabVIEW软件设计人机界面,包含了声发射信号采集、存储与回放,提取关键参数等功能,并通过接口功能结合Matlab强大的信号处理能力进行混合编程,实现对圆柱体压力容器的底面缺陷的快速准确定位。     

基于LabWindows／CVI超声缺陷信号频谱分析的设计

为了避免超声时域检测法本身的局限性,超声频谱分析技术在无损检测领域中得到了广泛重视。由于被检测工件的缺陷回波会受到缺陷的形状、大小、性质等因素影响,即频谱特性中隐含了缺陷特性,既而可以通过频谱分析,作为缺陷性质的辅助判定。文中在超声信号频谱分析原理和实施方法的基础上,研究LabWindows＼CVI在超声缺陷信号频谱分析中的应用,并分析超声缺陷信号的频谱图,实现缺陷的定性和分类。本设计体现了虚拟仪器技术应用在超声检测领域中的优势,提高了对缺陷评价的客观性和可靠性。     

三重晶格光子晶体方形点缺陷缺陷模特性研究

文中提出一种新型三重三角晶格光子晶体,应用平面波展开法( PWM )分析其带隙结构,应用时域有限差分法( FDTD)研究方形点缺陷的尺寸和旋转角度对缺陷模特性的影响。仿真结果表明,该光子晶体的光子禁带处于THz波段范围内,且禁带宽度很宽,达到0.19562。当方形点缺陷旋转角度为10毅时,改变点缺陷尺寸,此时缺陷模个数发生变化,并且随着点缺陷尺寸的增大,缺陷模波长往长波长方向移动;当方形点缺陷边长为22.5μm时,改变点缺陷旋转角度,此时缺陷模位置基本不变,但是缺陷模个数发生变化。     

向列相液晶缺陷光子晶体可调谐滤波器的研究

在一维光子晶体中引入向列相液晶作为缺陷层,用电场改变液晶分子的取向,形成光子晶体可调谐滤波器.用传输矩阵法研究了液晶缺陷光子晶体的可调谐滤波特性,模拟计算了电压和液晶材料参数对滤波器透射谱的影响.结果表明,改变电压能容易改变光子晶体滤波器透射峰的位置、强度、个数和带宽,表现出很好的调谐滤波功能.     

谐振腔声气体传感器的电路模型与计算机仿真

提出了一种谐振腔声气体传感器的等效电路修正模型。该模型将FMYB和Babak模型相结合,运用谐振腔与传输线的相似性、Babak模型利用LC回路等效声谐振腔的谐振频率,电阻变化模拟气体粘滞性和反射界面损失的基础上,提出将谐振腔气流损失等效为一定大小的负载电阻,使得新模型能够精确模拟不同气体浓度的声阻抗和谐振频率变化。实验表明：新模型在38．5～41．0KHz频率范围内不仅能模拟声气体传感器的阻抗变化趋势,而且能精确地计算声气体传感器的阻抗值,从而得出相应的气体浓度变化。     

石英晶体谐振器的声负载敏感性 及相关传感器研究中的几个问题

针对石英晶体谐振器的声负载敏感性，对现有几种主要理论分析模型进行了综合评价，结合声负载敏感型石英谐振工化学量传感器的特点，对各理论计算公式的适应性以及传感器研制中的几个主要方面，如ＱＣＲ谐振参数的选择及表面吸附性膜层的制备，进行了详细探讨。     

轮轨激励下含局部缺陷的高速列车轴箱轴承动力学仿真分析

轴箱轴承是高速列车走行部中的关键旋转部件,在复杂轮轨激励的作用下容易出现由疲劳、过载等原因导致的失效,影响列车的行车安全.采用UM/Simulink联合仿真的方式,建立了含局部缺陷的轴箱轴承-柔性轴箱-车辆系统耦合动力学模型,研究了不同工况下轴承外圈、内圈和滚子存在单一局部缺陷时系统的动力学响应,分析了轨道不平顺、车轮失圆等轮轨激励对轴箱轴承故障响应的影响.此外,通过对轴箱箱体及轴箱转臂的振动响应进行对比分析,确定了轴箱上提取故障冲击响应的最佳测点位置.相关结果对于指导高速列车轴箱轴承的状态监测和故障诊断具有一定的工程应用价值.     

水平剪切声板波的激发机理及其特性研究

水平剪切声板波(SH-APM)是在板状固体结构中传播的一种声波,其质点振动垂直于传播方向和界面法线。针对SH-APM的激发机理和激发特性两个方面展开研究。首先通过分析压电介质的Christoffel方程组解耦情况来研究SH-APM的激发机理,推导出为了在压电板上激发出SH-APM,压电基片的材料常数所必须满足的条件;然后在此基础上,建立了SH-APM器件的理论分析模型,并以PZT-5H压电陶瓷为例,研究了SH-APM的激发特性,包括激发模态、传播速度、激发效率、振动位移等;最后,通过实验以及理论计算与相关文献对比,证明了理论模型的正确性及研究结果的有效性。     

基于深度学习语义分割的导光板缺陷检测方法

当前导光板表面缺陷仍主要由人工肉眼观察进行检测,仅有少数生产厂家利用传统的图像处理方法进行检测.由于导光板缺陷在高分辨率工业相机拍摄的图像成像下仍极其微小,且不同缺陷的特征各异,以及整张导光板自身的导光点分布密集、不均匀等纹理特点,导致传统的图像处理检测方法需要经验丰富的视觉工程师进行大量的特征提取算法编程工作和昂贵的代码维护成本,准确率低且稳定性差,为此提出一种基于深度学习语义分割的缺陷检测方法.该方法通过训练神经网络的方式来自主学习提取导光板缺陷特征从而避免繁杂的特征提取算法编程工作.首先,对搜集的导光板缺陷进行缺陷标记,制作样本集;其次,利用迁移学习将预先训练好的金字塔场景解析网络(PSPNet)对标记样本进行再训练;进而,利用训练好的模型实现对导光板缺陷的检测;由于单独的深度学习语义分割缺陷检测方法通常无法满足工业实际应用需求,最后还需结合简单的机器视觉方法,对深度学习语义分割方法检出的所有疑似缺陷区域进行二次判断筛选.实验结果表明,该方法针对亮点、暗点和划痕3种缺陷的检出率高达96%,基本可以满足工业检测要求.