粘接结构波动特性的矩阵表示法及参数影响

为丰富多层复合材料界面形态检测方式,笔者构建了一种声波传播界面矩阵模型。分别用空气和水模拟粘接结构的界面为脱粘和进水状态,导出了横波入射下的多层结构中的声反射和透射系数表达式;研究了超声波与不同形态界面的相互作用,分析了入射角度对声波传播特性的影响。结果表明:当横波入射角度介于30°~40°或30°~60°之间,分别采用横波的反射系数法或透射系数法可较容易区分出完好连接、脱粘以及进水界面;除了0°、临界角和90°外,采用纵波透射系数法也较容易鉴别界面形态;无论横波入射角度为多大,采用纵波反射系数法均不能很好地区分脱粘和进水界面。该方法为实验时采用超声波检测粘接结构提供了依据。

SH_0导波在粘接结构中传播时的相位变化

对粘接结构进行超声导波无损检测与评估是一个有挑战性的前沿性课题.针对此问题,研究了SH_0导波在界面为理想连接的三层板状粘接结构中传播时的相位变化情况.首先基于波传播的控制方程,建立了粘接结构中反射和透射SH_0导波相对于入射SH_0导波的相位差解析模型.然后利用数值模拟计算了铝/环氧树脂/铝粘接结构中反射和透射SH_0导波的相位差曲线.最后分析了入射角度和频厚积的变化对反射和透射SH_0导波相位差的影响.结果表明,对于具体的粘接结构,反射和透射SH_0导波在其中传播时的相位差变化主要依赖于入射角度、频率等参数.在特定的频厚积下,当声波水平入射时,反射和入射SH_0导波同相位.无论入射角度为多大,随着频厚积的增大,反射SH_0导波的相位差曲线均会产生周期性谐振.对于透射SH_0导波,当声波垂直入射时,其相位差曲线的改变无规律可循;但是随着入射角度逐渐增大,透射SH_0导波的相位差曲线逐渐变规则.所得结果可为实验时研究板状粘接结构中SH_0导波的传播特性以及提取SH_0导波回波中的有用信息和定位提供一定的理论指导.

板状粘接结构中对称和反对称纵波与界面的相互作用

为了激发粘接结构中的导波或界面波,通常需要将声波从两半无限介质同相位或反相位地同时入射多层系统。针对此问题,基于矩阵方法,推导了界面处于理想连接的情况下,对称或反对称纵波从上下半无限空间入射时,三层板状粘接结构中纵、横波的反射与透射系数表达式。分析了入射角度、粘接层厚度以及基体材料等对声波反射(或透射)特性的影响。结果表明,对称或反对称纵波垂直入射时不发生波型转换。粘接结构中声波的反射(或透射)特性与入射角度、频率以及粘接层厚度等参数密切相关。在相同的粘接层厚度(或频率)范围内,随着声波频率(或粘接层厚度)的增加,谐振频率曲线向低频漂移。该方法可作为粘接结构中体波或导波传播特性研究的重要理论基础。

黏接结构中超声波的能量反射与透射特性

针对黏接结构中超声波的能量反射与透射机理问题,研究了板状黏接结构界面为理想连接时,纵波以不同角度入射下的声波与界面的相互作用.分析了入射角度、频厚积对声波能量反射与透射特性的影响.结果表明:当纵波垂直入射时,不发生波型转换;随着频厚积的增大,纵波的能量反射与透射系数曲线出现明显的周期性谐振.当纵波倾斜入射时,波型转换会发生;随着频厚积的增大,纵波与横波的能量反射与透射系数无周期性谐振现象.当入射角小于90°时,纵波的位移势反射系数始终大于能量反射系数,而横波的位移势反射系数与能量反射系数曲线随着角度的增大会出现交叉.

粘接结构中垂直入射纵波的准静态模型解

研究了板状粘接结构中垂直入射纵波的准静态模型解。在将粘接界面简化为准静态模型(QSM)的情况下,推导了界面为完好连接且上下基体为同种材料的板状粘接结构中垂直入射纵波的声反射和透射系数表达式。首先将纵波的准静态模型解和精确解进行了比较以阐释准静态模型的适用条件;接着分析了法向刚度系数和界面相对质量的变化对纵波反射和透射特性的影响。结果表明,在特定频率下,随着刚度系数或界面相对质量的增加,纵波的反射和透射系数的幅值分别减小和增大至某一稳定值。研究成果可为实验时采用纵波垂直入射检测粘接结构提供一定的理论指导。

矩阵理论在黏接结构界面脱黏超声检测方法中的应用

黏接结构界面脱黏的超声检测与评价是一个有难度的前沿性课题.基于传递矩阵方法并将脱黏界面层假定为流体薄层,推导了体波入射下具有流-固(气-固和液-固)耦合界面的脱黏结构中声反射与透射系数表达式.将该方法应用于两层结构并与已有结果对比验证了所推公式的正确性.研究了声波入射角度、频率的变化对具有刚性联接界面的黏接结构和具有流-固耦合界面的脱黏结构中体波传播特性的影响.结果表明,体波在多层结构中的传播模式主要依赖于入射角度、频率等参数.若声波的入射角度和频率取值适当,可以将刚性联接、气-固以及液-固耦合界面进行区分.

压电功能梯度材料中的SH表面波

为了提高声表面波器件的性能,压电功能梯度材料(FGPM)被广泛应用在声表面波(SAW)技术上,因此,压电功能梯度材料中表面波的传播特性研究变得十分重要。研究了压电功能梯度材料中SH(Shear Horizontal)波的传播特性。对于材料特性沿厚度方向为线性函数、二次函数和三次函数变化的三种形式,基于压电-弹性理论,得到了横向各向同性压电功能梯度材料半空间中的SH表面波的控制方程,并利用拉盖尔正交多项式法求得了三种不同特性梯度材料中波的频散曲线、质点位移和电势。与已知的结果比较,证明了这种方法的可行性;并且对不同特性梯度材料中波的特性的比较,研究了材料梯度对SH表面波传播特性的影响。

平行钢丝束填充状态对表层缺陷漏磁场的弱化规律分析

平行钢丝束作为缆索桥梁的关键受力构件,直接影响桥梁结构的安全。基于漏磁检测原理,利用柔性桥索检测传感器对平行钢丝束典型缺陷进行检测。采用点检测和线扫查两种检测方式,研究了圆形和扇形两种排布方式下不同平行钢丝束的填充状态对表层缺陷漏磁场的影响。针对观察到的平行钢丝束填充会减小表层缺陷漏磁场强度的现象,提出了一种用于预测该弱化规律的模型,在缺陷钢丝周围有、无平行钢丝束填充的两种状态下研究了不同位置表层缺陷的漏磁场分布,得出了两种填充状态下缺陷漏磁场与缺陷位置的关系。

超景深金相显微镜3D建模研究

为了使传统的超景深金相显微镜实现3D检测,研究了改进的Laplacian算法聚焦评价函数,比较了不同的计算技术融合耗时。研究表明,在超景深金相显微镜上采用CPU-GPU的异构计算技术能明显地提升融合速度,在实际的检测中通过调节高度,能自动聚焦最清晰的位置,并快速地景深合成,最终重构出能反映物体表面形貌的三维立体图。

便携式超景深3D显微镜的研究与开发

为实现现场无损细微缺陷实时Z向测量,进行了一种便携式超景深3D金相显微镜研发。详细阐述了设备的结构设计及理论,并通过测试证明了设备的性能可靠性。本研究为无损观察细微缺陷表观情况、确定缺陷等级以及测量缺陷3D尺寸实现定量分析提供了可靠的依据。

黄土灌浆预防煤层发火

本文从灌浆灭火材料选择,浆液输送时阻力与动力的匹配的影响,得出要提高灌浆的效率必须有合理的管道动力与阻力匹配、正确的灌浆方法和合理的灌浆量来保证灌浆质量,采用预防性灌浆等综合治理的办法,从而达到灌浆应具有的效果,有效地制止了煤炭自然发火,并确保了煤矿的安全生产。

不同界面形式的粘接结构中纵波的反射与透射

鉴于处于不同界面形式的多层粘接结构中波传播问题的描述非常复杂,在将粘接薄层假定为具有松弛时间τ的黏弹性体的情况下,推导了平面纵波入射时板状粘接结构中含有无量纲参数ωτ的纵波和横波的反射与透射系数表达式.将该方法应用于铝-环氧树脂-聚苯乙烯结构并与已有结果进行比较,证实了利用对ωτ赋值表征界面状态的可行性;以钢-环氧树脂-钢粘接结构为例,研究了入射角度和频厚积的变化对声波反射与透射特性的影响.结果表明:当纵波垂直入射时,若粘接界面为完好或滑移连接,纵波的反射和透射系数曲线会产生周期性谐振;当倾斜入射时,在特定频厚积下,采用纵、横波的反射或透射系数法可有效辨别界面形式;为实验采用超声波检测粘接结构提供了理论依据.

纵波在含有线性粘滞粘接层的粘接结构中的传播

研究了纵波垂直入射上下基体为同种介质且含有线性粘滞粘接层的三层板状粘接结构时声波的反射和透射特性,基于粘接界面的准静态模型(QSM)并结合各向同性线性粘滞体的本构方程,导出了含有粘滞系数和体积弹性模量的纵波反射和透射系数表达式。首先将纵波的准静态模型解和精确解进行对比,研究了准静态模型的适用条件。其次在界面处于不同接触形式(完好连接和粘滞型弱粘接)的情况下,分别讨论了考虑和不考虑界面相对质量对声反射和透射特性的影响。接着分析了粘滞粘接层参数的变化对纵波反射和透射特性的影响。最后在不大于0.1 MHz-mm的较小频厚积范围内简要阐述了如何鉴别界面形式。结果表明,准静态模型适用于较小频厚积的检测;是否考虑界面的相对质量对纵波的反射和透射特性影响不大;在特定的频厚积下,利用纵波的反射或透射系数方法结合准静态模型可有效辨别界面形式。研究成果可为实验时采用纵波垂直入射检测粘接结构提供一定的理论参考。

含各向异性层的多层结构中的横波传播

对含有各向异性层的多层结构中波传播问题的数学描述非常复杂,这一复杂性源于界面的多样性和各向异性介质物理性质的特殊性.针对此问题,基于传递矩阵方法,以界面为刚性连接的各向同性/正交各向异性/各向同性3层结构为例,导出了此类结构中SV波和最低阶模态SH波(即SH0)的反射与透射系数表达式.利用数值模拟研究了入射角度、频厚积和中间层介质对横波传播特性的影响.结果表明:SV波入射多层结构会有临界角存在,SH波入射无此现象.当声波垂直入射,随着频厚积的增大,多层结构中SV和SH波的反射和透射系数曲线会产生多阶谐振.研究结果为实际实验中采用横波入射检测类似于各向同性/正交各向异性/各向同性的多层结构提供了理论依据.

跨世纪之际的教育思想

跨世纪之际的教育思想丁俊才迈向２１世纪之际，世界各国更加重视教育。１９９０年，韩国教育部颁布了《韩国面向２１世纪教育改革的基本方针》．１９９１年，美国政府颁布了《美国２０００年教育规划》；１９９２年，日本文部省发表《为Ｔ２１世纪的日本人》，次年日本政...