基于空耦超声激励的微结构模态频率温度特性研究

为了研究微悬臂结构弯曲振动模态频率的温度特性,首先针对各向异性材料的等截面矩形微悬臂结构建立了其各阶模态频率温度系数的理论模型;然后搭建了包括激光测振单元、空耦超声激励单元和温度控制单元的非接触式微结构动态特性测试系统;最后利用所搭建的测试系统分别对等截面矩形单晶硅微悬臂梁在室温~300℃时的动态特性进行了测试,获得了微悬臂梁前三阶弯曲振动模态频率随温度的变化规律和频率温度系数。研究结果表明,单晶硅微悬臂梁前三阶弯曲振动模态频率随着温度的升高而呈近似线性的减小,并且微悬臂梁前三阶弯曲振动模态具有几乎相同的频率温度系数,其中一阶模态频率的温度系数为-2.18×10-5/℃,二阶模态频率的温度系数为-1.91×10^(-5)/℃,三阶模态频率的温度系数为-2.01×10^(-5)/℃,前三阶模态频率温度系数的测试结果与理论模型预测值的偏差分别3×10^(-7)/℃,3×10^(-6)/℃和2×10^(-6)/℃。

基于混合超声激励的变压器绕组检测技术研究

为了减少超声波在变压器内部的能量衰减、提高检测结果的时间分辨率,提出了一种基于频率调制、相位编码和幅度加权的混合超声激励方法。首先,提出了频率调制和相位编码复合激励方法,将线性调频技术应用到13位Barker二相编码信号的每个子脉冲上,在提高超声波的穿透能力的同时保证较高的时间分辨率。其次,设计了基于Nuttall窗函数的幅度加权滤波器,进一步抑制超声激励信号的旁瓣水平。最后,开发了一套变压器绕组形变超声检测系统,在某35 kV变压器上展开现场试验。系统能够实现对变压器绕组直观、定量和准确的带电检测,成像分辨率较高。结果表明,激励方法可有效避免绕组形变故障的漏检和误检,符合工程实用化应用的要求。

超声激励低渗煤层甲烷增透机理

超声激励增透煤层是一种不受甲烷储层地质条件和气源特性限制,具有普遍应用价值的增采技术.但由于煤岩致密、裂隙发育,煤岩孔隙度存在多尺度效应,受储层介质尺度效应影响的增透促吸机理尚不明确.本文通过CT观测实验和渗透率测定实验,对超声波作用下煤样不同尺度裂隙发展规律进行了分析,对比测定超声作用煤样渗透率变化规律,建立了超声增透煤层甲烷渗透率的修正公式.研究结果表明:CT观测实验很好地证明了超声的机械震碎作用;在声场衰减范围内,煤体损伤和机械震碎作用明显;超声波作用后的煤层渗透率有平均135%～169%的提高.研究工作为超声激励增加煤层的渗透率提供了实验基础.

准双曲面齿轮超声激励研齿系统的设计与试验

准双曲面齿轮采用超声激励研齿加工方法可以弥补普通研齿方法的不足,本文对超声激励研齿系统进行了设计,采用有限元的方法对所设计的研齿系统进行了模态分析和谐响应分析,根据理论设计和有限元仿真结果,制作了准双曲面超声激励系统,并进行了测试。最后进行了超声研齿试验,结果表明:研齿后轮副的振动减弱,噪声和振动能量明显降低,验证了超声激励研齿的效果。

超声激励-光纤光栅检测技术的研究与发展

超声激励-光纤光栅检测技术兼具光纤光栅的抗电磁干扰、分布式传感及超声波的方向性好、穿透能力强等多项优点,国外已有很多高校和研究机构对此展开研究,而国内还未见相关报道。总结了超声激励-光纤光栅检测技术的三个关键问题——超声激励下光纤光栅的高速解调技术、光纤光栅的应变传递特性和敏感特性的研究进展及该技术的应用概况,分析了存在的问题及发展方向。

超声激励封孔对等离子喷涂Al_2O_3-13%TiO_2涂层耐腐蚀性能的影响

对于等离子喷涂Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层,以有机硅透明树脂为封闭剂,分别采用常规浸渍封孔和超声波激励封孔方法在不同温度下进行封孔处理;采用10%HCl溶液浸泡试验和电化学腐蚀试验比较了封孔前后涂层的耐腐蚀性;应用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪对腐蚀形貌及产物进行检测和分析。结果显示,封孔处理有效地降低了涂层孔隙率,60℃超声激励封孔L后孔L隙率比未封孔涂层降低了70.53%;超声激励封孔效果优于常规浸渍封孔,全浸泡腐蚀结果显示,60℃封孔时施加超声激励,能提高封孔效率,延长涂层寿命。电化学试验结果表明,60℃、40℃超声激励封孔,封孔L后涂层腐蚀速率降低,耐腐蚀性能得到有效提高。

低频超声激励射流破碎过程模拟与实验研究

设计了超声频率为20,kHz的激励破碎制粒装置,利用该装置制备了海藻酸微球.基于FLUNET软件中的流体体积函数,建立了低频超声激励下射流破碎的计算模型,研究了射流速度、激励幅度和激励频率对射流破碎过程的影响.实验结果与模拟结果较吻合,验证了所建立的计算模型的有效性和合理性,为进一步研究低频超声扰动下射流破碎法制粒过程奠定了理论基础.

超声激励下弧齿锥齿轮研齿系统动态研磨力分析

在综合考虑超声激励和齿面几何传动误差激励的情况下,建立了有间隙的两自由度周向振动的弧齿锥齿轮研齿动力学模型,得到了齿面间动态研磨力的计算公式。通过算例分析表明,与普通研齿效果对比,超声激励增大了齿面间的动态研磨力,使齿面在啮合过程中出现了碰撞,当超声激励振幅值为16.5N.m时,超声研齿系统由周期运动进入到混沌状态。

超声激励ZTA陶瓷压痕裂纹扩展特性试验研究

针对超声激励对ZTA陶瓷压痕裂纹的影响进行试验研究,从力学角度探究其延性域加工表征的相关机理。通过超声激励作用下的压痕试验及SEM显微观察,对比普通与超声压痕裂纹尖端扩展情况,提出超声激励改变裂纹尖端的几何形态,使得裂纹扩展偏转分叉,而扩展路径的复杂化使得断裂表面能增加,形成能量耗散的增韧机制。经压痕法测得普通情况下的断裂韧性值低于超声振动下的断裂韧性值,约为68%～85%。既印证了超声激励的增韧效果,也从力学理论角度解释了超声加工工程陶瓷材料延性域扩大这一现象。

电弧超声激励共熔池双钨极氩弧焊接方法

提出了一种附加电弧超声激励共熔池的双钨极氩弧焊接新方法.使用附加超声电弧和主电弧完成焊接过程,附加超声电弧向焊接熔池注入超声波激励,主电弧作为主要的焊接热源,以实现改善焊缝金属性能及其焊接效率的功能.同时,以304钢为例,采用所提出的焊接方法进行试验.结果表明,所提出的焊接方法可以提高焊接过程的稳定性和焊接效率,有效细化焊缝金属组织并提高焊缝金属的拉伸性能.

超声激励-光纤光栅传感的板结构损伤识别

为实现利用光纤光栅代替压电陶瓷进行固体中超声波信号的检测和结构损伤的识别,搭建了超声激励-光纤光栅检测系统。系统采用超声波探伤仪激励超声探头从而在薄板中产生超声波,利用粘贴型光纤光栅对超声波进行测量,用基于可调激光光源的解调系统实现光纤光栅中心波长的解调。分析了该检测系统的工作原理,理论推导了其输出电压与所测超声应变的关系式。在此基础上,首先,将该装置用于5052铝合金板中超声波声轴线声强分布特征的研究,验证了该装置用于板中超声波信号测量的可行性;然后,利用该装置分别进行5052铝合金板中2处直径为6 mm的孔缺陷的检测,实验证明,当板中出现孔缺陷时,光纤光栅所测波形中将出现新的波包,可通过损伤前后新增波包到来的时刻确定孔的位置,两孔的缺陷定位偏差分别为3.3 mm和0.8 mm。

超声激励下混凝土板裂缝发热的有限元分析

针对现有混凝土结构缺陷检测手段的不足,引入了混凝土裂缝检测的超声红外热像检测方法。①总结了超声红外热像检测的理论基础,对裂缝发热机制进行了推导和解释。②采用有限元软件ANSYS/LS⁃DYNA,考虑材料阻尼、自振特性、接触效应等情况,建立模型,对混凝土板件在超声激励下的发热效应进行了分析,结果表明在超声激励下,混凝土板件发热明显,而且在实验室条件下该方法适用于混凝土材料;裂缝不同区域接触和发热效应不相同,裂缝中下部接触作用强烈,发热明显;裂缝接触面节点生热由X方向(接触面法向)接触碰撞作用和Y方向(接触面切向)摩擦滑移作用共同决定;裂缝发热效应与板件自振特性有关,激励频率近于板件自振频率时,板件振动强烈,发热效应明显。以上结果对混凝土结构无损检测研究具有一定参考价值。

受超声激励韧性金属的特殊力学行为分析

通过在自行开发和建立的超声激励材料拉伸实验系统上 ,对紫铜和低碳钢受超声激励作用下材料力学行为进行实验研究 ,以此为基础建立韧性金属材料在超声激励作用下的本构方程 ,探讨材料的一些特殊表现 ,如屈服点降低、硬化率降低和延伸率降低等。并对韧性金属材料的蠕变断裂行为进行分析 ,对这些特殊现象的形成机理进行初步探讨。结果表明理论分析与实验结果是一致的。

超声激励薄液膜Faraday波形成机理

针对35 kHz超声激励薄液膜形成的Faraday波,采用实验和有限元仿真,对Faraday波的形成机理进行探究。建立超声激励下的两相流计算模型,采用计算流体力学(CFD)方法对Faraday波的形成过程进行有限元仿真,通过分析相图和流线图,探讨Faraday波的形成机理,得到Faraday波的振动频率约为超声激励频率的1/2。液体惯性的存在,导致超声激励与液体表面波存在不断变化的相位差,相位差变化周期约等于2个超声激励周期。通过35 k Hz超声激励薄液膜实验,在薄液膜表面观察到排列整齐的Faraday波图案,通过测量Faraday波的波长,得出实验获得的Faraday波频率约为超声激励频率的1/2,与有限元仿真结果一致。

埋弧焊电弧超声激励及其热动力学效应

为研究电弧超声激励的一般规律和电弧超声的热力学与动力学效应 ,选择超声频段的高频激励源与常规工频埋弧焊电源进行电磁耦合 ,在燃弧过程中激励出电弧超声 ,并对声发射信号进行了频谱分析。采用大弧焊参数并分别施加不同的激励频率进行埋弧焊试验 ,对焊接试样的熔合区与热影响区形态进行观察 ,研究熔合区和热影响区在电弧超声影响下的形态变化规律 。

超声激励对6061铝合金压缩性能的影响

金属成形过程中施加超声激励可显著减小金属成形力,提高金属的变形能力和加工质量。应力叠加、温度升高和接触界面摩擦条件的改变是成形力下降的主要因素。研究了下平板施加超声激励对6061铝合金压缩性能的影响。通过调整接触界面摩擦因数、超声振幅等主要加工参数,基于ABAQUS有限元软件的隐式积分算法模拟了单轴应力情况下施加超声振动对铝合金应力-应变关系的影响规律。结果表明,超声激励降低了工件和模具间的摩擦力并使得6061铝合金材料软化。

超声激励陶瓷材料非局部弹性核函数理论研究

对各种非局部弹性核函数进行分析比较,通过考虑超声激励参量的影响因素,建立了超声激励下的非局部弹性核参量公式,推导出了超声激励下的非局部弹性核函数公式,并对弹性核函数的衰减特性和作用条件进行了研究,并依据此公式对非局部超声振动下的应力进行预测计算,得出应力衰减现象能够通过频域内的非局部核函数衰减来解释。

超声激励下的裂纹区域温度缺陷信号特征分析

以平板类试件贯穿裂纹为研究对象,采用超声脉冲作为激励源,对裂纹区域温度空间分布规律和温度随时间变化规律进行了分析研究。首先建立了裂纹区域热传导模型,再通过对其在二维平面内的传热及温度分布进行仿真,将缺陷生热模拟成脉冲热源,分析了超声激励下裂纹区域温度峰值与热量的变化情况。然后总结出温度空间与时间分布特征,并提出了裂纹区域温度缺陷信号判断标准,最后通过实测数据验证了温度时间空间分布特征及判断标准的有效性。

超声激励脉冲编码技术对膝关节疾病的诊断价值

目的探讨超声激励脉冲编码技术对类风湿性关节炎(rheumatoidarthritis,RA)和骨关节炎(osteoarthritis ,OA)中膝关节病变的诊断价值。方法对5 6例类风湿性关节炎患者112个膝关节和4 1例骨关节炎82个膝关节进行了详细的二维及彩色多普勒检查,并与MRI检查结果进行比较。结果RA/OA组髌上囊或关节腔积液及髌上囊内滑膜增生的诊断结果经对比,超声与MRI无明显的差异(P >0 .0 5 ) ;对髌上囊两侧隐窝内的滑膜增生,MRI优于超声,超声为MRI的76 % ;对RA/OA组软骨Ⅰ级退变的显示,MRI明显高于超声;对软骨Ⅱ～Ⅳ级的退变,超声与MRI结果基本一致。RA组与OA组对比,RA患者以滑膜增生为主;OA患者以软骨及骨质破坏为主。结论超声激励脉冲编码技术是一项有价值的诊断技术,对RA和OA的诊断具有高度的特异性和敏感性。

超声激励混凝土裂纹发热的数值模拟研究

混凝土缺陷检测过程中,介绍了超声红外热像技术检测混凝土的试验,开展了有限元仿真模拟工作,分别定性地研究了混凝土裂缝宽度、混凝土厚度、超声波振幅、超声波频率、超声激励加载位置五个参数改变对检测结果的影响规律。结果表明,有限元仿真模拟合理地模拟了裂纹尖端发热的过程,为进一步研究提供了参考。