超磁致伸缩薄膜执行器的模型建立

超磁致伸缩材料的研究已有几十年的历史,其制备工艺已比较成熟,并己实现了工业化生产及应用,但超磁致伸缩薄膜器件的理论建模及计算机模拟研究却鲜见报道,因此有必要开展磁致伸缩薄膜的计算机模拟工作,建立物理机制清晰、可应用于工程实际的数学模型,从而为薄膜器件的实际应用提供理论指导.建立了超磁致伸缩薄膜的磁-机械强耦合模型,并且进行了理论推导,应用无单元Galerkin方法进行数值计算,并与实验值进行比较,对模型的正确性进行了验证.     

电磁超声扫描装置及其控制系统的设计

电磁超声技术可以在无需耦合介质和无需对试件预处理的情况下对高温、高速、表面粗糙等恶劣条件下的试件进行非接触检测。本文设计了电磁超声扫描装置,探头可以在x、y方向上进行步进扫描,同时可以调节探头的高度,达到了控制探头扫描轨迹的目的。为了扫描装置能够对被测试件进行快速准确地跟踪扫查,本文设计了基于单片机的步进电机控制系统,可以对探头的扫描速度、扫描方向进行实时地调节,实现了探头匀速扫描,并采用阶梯升速法精确地控制步进电机的直线移动距离,从而实现了对探头的定位。     

电磁超声管道周向兰姆波仿真分析及缺陷检测特性研究

根据管道周向兰姆波(CLamb波)在管道中对称传播的特点,采用有限元软件仿真分析了管道周向兰姆波的传播特性,得到CLamb0、CLamb1模式沿管道周向传播的规律。在研究兰姆波声场特征的基础上,建立含有槽型缺陷的有限元模型,仿真分析了缺陷两侧周向Lamb波的响应特性,并对周向兰姆波遇到缺陷时的模式转换进行了仿真分析,得出缺陷深度和埋深与反射波幅值、透射波幅值的关系,为管道裂纹缺陷的定量检测奠定了基础。最后,对铝材管道中两种不同深度的缺陷进行了实验研究,证明了仿真分析的正确性和有效性。     

用于电磁声发射的脉冲激励源设计

对金属结构进行电磁加载,会在裂纹处产生应力波信号,利用该现象可以实现对金属缺陷的无损检测,即电磁声发射技术。脉冲激励源作为电磁加载的核心,其输出电流的频率、幅值等参数对加载效果有显著影响。针对电磁加载实验中对激励源的要求,设计基于半桥型开关电路原理的可调稳压电源、以电容器作为储能元件的充放电回路,并利用单片机实现对电容充放电过程的调控,以产生频率和幅值可调的脉冲电流。将激励源应用于电磁加载实验,输出结果达到了设计要求。     

二维电场的无单元数值解法

无单元法的突出特点是可以求解复杂边界条件的边值问题,它可以根据场分布的特性布置随机节点,只需节点信息,无需单元信息,解决了有限元方法中前处理困难的问题,它的理论基础是滑动最小二乘法,其基本思想是将计算场域离莠成若干个点,由滑动最小二乘法来拟合场函数,从而摆脱了单元的限制,同时,它保留了有限元的一些特点,克服了有限元的某些不足,具有精度高,计算速度快的特点。     

基于Lamb波的金属材料涂层厚度测量

针对金属板材的涂层厚度检测问题,提出利用双层介质中Lamb波的频散效应对表层厚度变化敏感的特性,通过测量特定模态波速的变化进而实现对涂层厚度的无损检测。推导了双层结构中超声Lamb波的频散方程,得出了铝板-聚氨酯双层介质中不同涂层厚度下的导波频散曲线,分析了不同模态Lamb波群速度对涂层厚度变化的敏感程度,建立了涂层厚度与导波波速的规律性关系。最后通过对铝板上不同厚度的聚氨酯涂层进行超声导波检测实验,基于A0模态群速度与涂层厚度的线性关系计算出了涂层的厚度,误差在10μm以下,满足工程的需要。     

探究式教学在“电工学”课程中的探索实践

面对目前教学中所存在的问题,笔者以探究式教学理论为指导,将探究式教学引入"电工学"教学中,探索在"电工学"课程中开展探究式教学的理论应用和实践。通过多年的教学实践,构建了探究式教学模式。该教学模式强调以学生为本,注重培养学生探究习惯和挖掘学生探究潜能。此外,还结合案例阐述了在教学过程中探究式教学是如何开展的,并建议在实际教学中应防止对探究式教学的片面认识与片面强调,在强调探究式教学的同时,还要注意多种教学方法结合使用。     

电磁加载对超声传播特性的影响

近年来,非线性超声技术在检测结构微损伤方面的能力引起了国内外学者广泛的关注。如何提高闭合裂纹引起的非线性声学响应是非线性超声检测技术要解决的关键问题。本文提出利用电磁加载的方式激励闭合裂纹处于动态扩展状态,并实现对超声的调制过程,进而产生较为强烈的超声非线性效应。通过研究电磁加载过程对闭合裂纹的激励效果,分析不同电磁加载参数对超声传播过程的影响特性,给出超声回波信号与电磁加载之间的对应关系,为超声非线性检测技术的工程应用提供重要依据。     

无单元方法中处理强加边界条件的方法研究

无单元法的理论基础是滑动最小二乘法，即是将计算场域离散成若干个点，由滑动最小二乘法来拟合函数，从而摆脱了单元的限制。但无单元法自身特性决定了其在强加边界条件处理方面存在一定困难，通过对无单元方法中强加边界条件的几种处理方法进行比较研究，认为用罚函数法处理强加边界条件是一种比较好的方法。     

用于铝板声弹性系数标定的电磁加载装置设计

基于临界折射纵波对金属材料进行应力无损检测具有广泛的应用前景,该检测技术中金属材料声弹性系数的标定尤为重要。目前金属材料声弹性系数标定方法主要是采用机械加载方式对金属材料进行拉伸测试,这种方法不适用于一些在役金属构件的声弹性系数的测量。针对上述问题,该文基于洛仑兹力的产生机理设计了一种用于铝板声弹性系数标定的电磁加载装置。采用二维仿真模型对装置进行了尺寸参数分析与选择,建立三维有限元仿真模型计算铝板轴向电磁加载力。搭建了电磁加载实验平台,测量电磁加载状态下铝板中临界折射纵波的传播时间并计算铝板中轴向应力平均值,实验结果与仿真结果基本一致,验证了电磁加载装置的可行性。