弹性波在受拉钢绞线中传播的耦合与衰减

基于超声波的无损检测方法在钢绞线健康监测检中得到了越来越多的关注。目前大多数研究将钢绞线视为整体来研究弹性波在其中的传播特性,而很少研究弹性波在钢丝绞线间的传递及相互耦合。该文从单根钢丝的角度出发,分别通过仿真和实验的方法,在外围单根钢丝线中激励弹性波,测量其余钢丝线中的响应,分析弹性波在钢丝线间的传递关系。仿真和实验结果表明,在受拉钢绞线中,弹性波从激励钢丝线到其余钢丝线的传递率相同,与几何位置无关。随后改变信号接收位置,得到了弹性波随传播距离呈指数衰减的规律。     

各向异性碳纤维复合材料的方向性涡流检测

根据碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer,简称CFRP)的层合结构和电各向异性,提出一种基于A-Φ(矢量磁位-标量电位)的电磁有限元数值分析方法。采用COMSOL多物理场仿真软件对数值方法实现并建立各向异性复合材料层合板分析模型,利用仿真得到感应出的涡流密度在平面和厚度方向的分布规律,以及复合材料板铺层方向、裂纹缺陷以及激励电流频率对涡流线圈阻抗幅值和相位的影响,并通过实验进行了验证。结果表明,一定范围内裂纹缺陷越大、频率越高,线圈阻抗变化就越大,涡流检测效果更好,且正交铺层复合材料板的检测效果明显优于单向铺层复合材料板。     

基于涡流成像的碳纤维增强树脂基复合材料细观结构可视化

对碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）的细观结构成像方法进行了研究,利用涡流成像技术实现了CFRP层合板中纤维方向及纤维缺失、褶皱和空隙过大等缺陷的可视化。首先通过有限元仿真和电路理论分析了CFRP板中涡流的生成机制和分布特性,阐述了基于涡流法的CFRP细观结构成像机制。然后介绍了用于扫描成像的高频涡流检测（HF-ECT）实验系统并确定了涡流探头的形式及其参数。最后利用涡流成像技术分别对单层板、正交层合板和四方向斜交层合板进行了检测,绘制了涡流检测（ECT）信号的三维伪彩图并得到了清晰的纤维纹路分布。通过引入滤波去噪技术和二维快速傅里叶变换（2D-FFT）对图像进行进一步处理,提高了图像分辨率并完成了不同方向上纤维纹路的分离,从而实现对层合板每单向层中缺陷的精确定位。     

基于ARM的多通道电荷放大器的设计与测试

针对基于压电传感器的结构健康监测系统特别设计了一16通道的程控电荷放大器板卡,由嵌入式微控制芯片STM32F407IGT6进行板卡的功能和状态控制。程控电荷放大器板卡包含驱动传感选择模块、电荷转换模块、无源滤波模块、二级放大兼微调模块、带通滤波模块及USB传输模块等,满足研制的电荷放大器具备的各项功能,同时具有体积小及集成度高等优点。板卡与上位机直接通过USB串口进行通信,上位机用户界面基于LabVIEW软件进行开发。     

基于压电元件的半主动振动控制的研究

为了克服主/被动控制中存在的缺点,提出了一种基于同步开关阻尼技术的半主动振动控制新方法.基于该方法的控制系统简单,只要一些电子元器件就可以实现振动控制,且控制效果好、鲁棒性高.采用此方法能有效对悬臂复合梁进行了振动控制.由于半主动控制方法的控制效果主要取决于电路品质因子以及开关切换的延时时间,因此通过探讨这两个参数对控制效果的影响,推导了基于开关切换延时的半主动振动控制的阻尼公式,搭建了悬臂复合梁振动半主动实验平台,对理论分析结果进行了实验验证.     

基于TMS320F2812的悬臂梁振动半主动控制

基于压电元件的主动振动控制不仅需要复杂的信号处理系统,而且需要庞大的能量供给系统,被动控制方法中电感和电阻参数对环境变化适应能力差,而且在低频控制时需要很大的电感,不容易实现。为了克服主被动控制中存在的缺点,本文采用一种基于同步开关阻尼技术的半主动振动控制的新方法。利用TMS320F2812处理器,通过合适的开关控制算法,使埋入复合材料悬臂梁约束端的压电元件上的电压极性在合适的时候进行翻转,使其电压始终与应变反相,从而达到振动控制的效果。实验结果表明该方法可以使悬臂梁一阶振动模态减小3.1641dB。     

K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3无铅压电陶瓷的烧结特性

为了制备高性能无铅压电陶瓷,采用固相合成法和水热法合成了(KxNa1-x)NbO3 (KNN)无铅压电陶瓷粉体.利用压制成型法在不同压力下成型,对不同粉体的烧结性能进行了对比,研究了粘结剂(PVA)添加量和陶瓷密度之间的关系,测量了用不同电压极化后陶瓷的压电特性,以及介电常数与温度之间的关系.结果表明:与固相合成法相比,水热合成的粉体有更好的烧结性,添加K会降低陶瓷的烧结性,陶瓷的密度对烧结温度非常敏感.1 050 ℃保温2 h得到的K0.5Na0.5NbO3陶瓷具有较高的压电常数d33 (90 pC/N),该陶瓷的居里温度为410 ℃.     

基于同位加速度负反馈的振动主动控制研究

基于同位加速度传感/压电驱动的反馈方法,对用扬声器进行声激励的四面固支铝板开展多模态振动主动控制研究。根据实验模态分析的结果,确定了传感和驱动的位置。经过压电片传感/压电片驱动和加速度传感/压电片驱动两种方案的对比,选择了能观性和能控性较好的加速度传感方式。在正位置反馈控制律（positive position feedback,简称PPF）的基础上,以加速度信号进行反馈控制律的设计,提出基于加速度负反馈控制方案 (negative acceleration feedback,简称NAF),并对其进行稳定性和控制机理分析。控制时以加速度信号作为评价指标,对64和158 Hz两个模态分别进行单模态和多模态控制。结果表明,基于加速度的反馈控制可以大幅度降低铝板的振动,最大控制效果可达11 dB,远大于PPF的控制效果,对单模态和多模态均能实现有效的振动控制。     

PNN-PZT陶瓷流延浆料流变性能研究

以体积比为7:3的丁酮和无水乙醇为混合溶剂,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为粘结剂,邻苯二甲酸二丁酯为增塑剂,玉米油为分散剂配制了PNN-PZT陶瓷流延浆料。研究了浆料球磨时间、固相体积分数以及各有机添加剂用量对其流变性能的影响。结果表明:当w(分散剂)为0.75%,w(粘结剂)为4.17%,球磨时间为8h,固相体积分数为75%,ζ(增塑剂:粘结剂)为0.6时,浆料流变性能良好,浆料黏度在2500mPa·s左右。     

具有深度亚波长厚度的共面可调完美吸声板EI北大核心CSCD

针对具有深度亚波长厚度的声学超构吸声板,研究了其声学特性和物理吸声机制,以及进一步提高其低频声学特性的可能性。该吸声板单元通过将带有小孔的分隔板内置于以阿基米德螺旋形成的共面腔体中形成双层穿孔吸声体结构。研究表明,通过调整分隔板在腔体中的位置,可以在较宽的频带范围内改变吸声板的共振频率,而不改变其近似完美吸声的声学性能。对该吸声板建立了完整的用于描述其声学特性的理论模型,并通过数值模拟的方法揭示了其物理吸声机制。同时,研究并分析了吸声板结构参数对其声学特性的影响,为进一步改善其低频声学性能提供了基础。为了验证研究结论的有效性,采用3D打印技术对所设计的样品进行打印,测量结果与理论计算和数值模拟得到的结果具有很好的一致性。与未加入分隔板的吸声结构相比,该吸声板可以在更低的频率下获得近全吸声的效果。