基于Bloch-Floquent理论和有限元仿真的板结构Lamb波复频散关系研究

针对板结构中Lamb波频散和多模态限制其在超声无损检测技术中实际应用的问题,文中使用了一种基于Bloch-Floquent理论和有限元特征频率法的方法,计算得到了钢板结构在实数波数域和纯虚数波数域包含模态信息的频散曲线。利用Bloch-Floquent周期性边界条件对板结构进行了较大简化,快速计算了无限大钢板结构在不可约布里渊区和纯虚数波数域内的频散曲线。通过Bloch-Floquent扩展和傅里叶变换准确获得了各特征模式的真实波数信息,克服了频散曲线混叠的问题。根据各个模式上下表面的离面位移进行了模态识别,从而得到了钢板完整的频散关系。该方法的计算结果与通过传统二分法求解频散方程所得到的结果具有较大一致性,验证了该方法的有效性。

基于反卷积神经网络的超声导波层合板脱粘缺陷超分辨成像

针对传统超声导波成像检测方法难以精确表征结构损伤细节特征的问题,文中提出了基于深度学习的反卷积神经网络模型,对层合板中亚波长脱粘缺陷的超分辨成像问题进行研究,以获得损伤的细节特征。通过有限元仿真与全聚焦成像算法获取初始成像结果,再使用数据增强方法扩充数据库,最后对标注好的12550张损伤图像进行训练和测试。研究结果表明,与原始全聚焦成像算法相比,反卷积神经网络模型下损伤的成像位置准确度提高了5%,成像精度高于91%,定位误差低于1.8 mm,说明文中所提方法能够明显提高网络成像结果分辨率并较好地显现亚波长损伤的细节特征。上述结果表明文中所提方法具有较高的检测效率,且无需人工经验,在工程实践中具有良好的应用价值。

含缺陷一维声子晶体斜入射声波的透射特性研究

声波在声子晶体周期结构中的传播具有能带效应,含缺陷声子晶体可在原有禁带中形成新的缺陷模式。文中通过传递矩阵法分别计算声波斜入射含缺陷和无缺陷声子晶体的全向透射谱,经对比分析发现了由固体缺陷引起的缺陷模式。在此基础上,研究了缺陷层厚度、位置对缺陷态透射率的影响。通过水下声传输实验对固体缺陷引起的缺陷模式的存在及其随角度变化的特征进行验证。实验结果表明,在含缺陷结构的全向透射谱第一Bragg禁带中存在新的透射通带,且在一定范围内随入射角度的增大,该通带对应的频率向高频方向偏移。文中完善了含缺陷一维声子晶体中斜入射声波的传播特性,为缺陷态实际应用提供了理论和实验基础。

电流密度对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

在电流密度分别为3、6、9、12 A/dm2时,用微弧氧化的方法在碱性电解液体系中制备了镁合金微弧氧化膜,考察了不同电流密度对生成的氧化膜层厚度、硬度的影响规律;用XRD分析了氧化膜层的相结构;并采用NaCl溶液浸泡试验和中性盐雾试验,考察了氧化膜的耐蚀性能。结果显示:随着电流密度的增大,膜层的厚度、硬度均呈增加的趋势;陶瓷层主要由MgO、Mg2SiO4和非晶相组成;得到的氧化膜层具有优良的耐蚀性能。

直流和直流脉冲电源对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

采用直流和直流脉冲电源对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,得到具有相同厚度的氧化膜,通过显微硬度测定、扫描电镜观察和极化曲线测试等手段研究了不同电源对微弧氧化膜层性能的影响。结果表明:直流电源下膜层的生长速率大于脉冲直流电源下的;用不同电源处理得到的氧化膜,硬度基本相同;脉冲直流电源下氧化膜的表面形貌、耐蚀性好于直流电源下的,高频下氧化膜的表面形貌、耐蚀性优于低频下的氧化膜。

基于PHP+MySQL的动态菜单的设计与实现

本文主要讨论了在Web环境下,如何用PHP+MySQL实现信息管理系统动态菜单的设计与实现。

金属材料中激光产生熔池的数值模拟及应用

数值模拟了激光与金属铝相互作用的温度场和流场,求解热传递与层流耦合的PDE方程.数值模拟中选取符合实际光束分布的激光参数,考虑了自然对流、表面张力梯度引起的Marangoni对流和热物理参数依赖于温度的实际情况.针对γ/T<0,γ/T>0,γ/T=0等3种不同的表面张力梯度,计算得到了激光产生熔池的温度场、熔池速度场及熔池的形状.研究结果表明,金属材料内的温度场分布与入射高斯光束光强分布具有相似特征;Marangoni对流是熔池内液体流动的主要形式;γ/T的大小和正负对熔池内流体的运动起决定性作用,可对熔池形状产生很大影响,进而影响激光加工的质量.

基于应力-位移混合有限元法的激光超声数值模拟

为了研究激光辐照各向同性半无限大铝材料内超声波的激发和传播特征,采用理想匹配层和应力-位移混合有限元方法建立了半无限大介质中激光激发超声波的有限元数值模型。模拟研究了各向同性半无限大铝材料内激发产生的瞬态波场图和垂直表面位移,并与相同几何模型下采用有限元方法得到的结果进行了对比分析。结果表明,应力-位移混合有限元方法能够有效地消除模型截断边界处的反射波,精确地模拟出无限大固体材料内激光激发超声波的产生和传播特性。数值模拟结果为进一步研究微纳米薄膜材料中皮秒或飞秒激光激发超声波提供了有效的方法。

Al含量对电弧离子镀共沉积Ti_(1-x)Al_xN涂层性能的影响

利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、划痕仪、磨损实验仪等,研究了不同铝含量的Ti1-xAlxN涂层性能。结果表明:当铝含量约为52%时,经涂层处理试样的显微硬度、摩擦磨损性能都得到了很大的提高,能达到使用钛铝合金靶离子镀Ti1-xAlxN涂层的相应性能,而从经济性来说,利用独立钛、铝靶比钛铝合金靶制备Ti1-xAlxN涂层的成本要低得多,从而具有降低生产成本,提高生产效益的优势。

微纳米薄膜材料中激光皮秒超声的数值模拟

基于双温模型和热弹性耦合理论,采用有限元方法,针对Al/Si3N4和Al/Si3N4/Si两种层状薄膜材料中激励皮秒超声,建立激光飞秒超声的有限元数值模型,得到Al薄膜中电子和晶格的温度场,进而分析薄膜内部的应变和表面位移响应.对比研究了双温模型理论和傅里叶热传导理论的计算,结果表明皮秒超声研究采用双温模型求解温度场更为合适,数值分析得到应变具有幅值较小且波形展宽的结果.表面位移响应峰的形成是超声波在薄膜材料界面处发生反射引起的.

脉宽对飞秒激光辐照产生温度场的数值模拟

为了研究脉冲宽度对飞秒激光辐照金属后产生的电子和晶格温度场以及平衡时间的影响,基于双温耦合理论,采用有限元方法,考虑激光的空间和时间分布,数值模拟高斯分布的飞秒激光辐照金属表面产生的温度场.给出了双温方程及数值模型,得到金属材料中电子和晶格的温度场.结果表明飞秒激光的脉冲宽度不仅影响某一点处电子和晶格温度的上升速度和最大值,而且影响着温度场的空间分布;当脉冲宽度远小于皮秒量级时,电子和晶格的温度达到平衡所需时间主要取决于电子与晶格的耦合作用;而当脉冲宽度接近皮秒量级时,平衡时间主要取决于激光的脉冲宽度.该结论为飞秒激光辐照金属激励产生应力场、超声波声场等的进一步研究提供了理论基础.

横观各向同性材料中激光超声谱有限元数值模拟

研究了横观各向同性材料中激光超声波的传播特征.基于谱有限元方法,建立了横观各向同性材料中激光超声的数值模型.利用谱有限元方法模拟脉冲激光作用于材料上产生超声波及其传播的过程.讨论了横观各向同性薄板的各向异性及各向同性平面内超声波的传播特征,并分析了材料厚度的变化对产生超声波模态的影响.

f-k域内混凝土结构损伤的时间逆转成像算法研究

将频率波数(f-k)域的快速逆时损伤成像方法应用于混凝土结构损伤检测中。在f-k域内,基于纵波波动方程与格林函数获取了入射波场与逆转散射波场的解析表达式,利用有限元法模拟含损伤的混凝土结构中的超声波场,并得到散射回波,进而采用互相关成像条件评价混凝土结构损伤。该法成像速度比时域内已有时间逆转法提升约2个数量级。将时间逆转互相关成像结果与多重信号分类(MUSIC)法成像结果进行比较。结果表明,相比于多重信号分类法,时间逆转互相关成像法能提供更多损伤的几何信息。

物理参数变化对短脉冲激光激励温度场的影响

为研究多物理参数(耦合系数、电子热导率、电子热容、晶格热容)同时随温度变化对短脉冲激光辐照金属材料产生温度场分布的影响,基于双温耦合理论,建立了短脉冲激光辐照金属材料金的加热过程的有限元求解模型。在同时考虑脉冲激光的空间、时间分布和多参数同时随温度变化的情况下,得到短脉冲激光辐照金属材料金激励产生的温度场二维瞬态分布,并进一步比较了多物理参数同时随温度变化和采用室温物理参数两种情况下温度场分布的区别。数值结果表明:多物理参数同时随温度变化使电子温度和晶格温度的上升变快,最大值变大,而且使得材料中激光穿透直接辐照到的区域温度变高。

复合层合梁层裂损伤与超声导波的相互作用研究

基于谱有限元法(SFEM),建立了压电晶片驱动/传感与各向异性层状复合梁耦合的谱有限元模型,数值模拟研究了耦合系统超声导波的激发、传播特征,并分析了导波与损伤的相互作用。模型中复合梁采用铁木辛柯梁理论、压电晶片层采用欧拉伯努利梁理论,利用哈密顿原理得到梁/压电晶片的时域耦合运动控制方程和边界条件,通过快速傅里叶变换将耦合运动控制方程转换至频域可导出谱有限元模型。与有限元分析结果比较表明,所建模型可精确模拟复合梁中导波的传播且计算效率高。进而分析了导波和层裂损伤的相互作用,结果表明导波在缺陷处会产生反射,且反射信号到达压电传感器的时间和幅值与缺陷的位置及长度有关。

丹参酮ⅡA对AngⅡ诱导的大鼠血管平滑肌细胞增殖的影响

目的:探讨丹参酮ⅡA(TSN)对血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)诱导的大鼠血管平滑肌细胞增殖的影响,以寻找药物作用的靶点。方法:分离大鼠胸主动脉中层平滑肌,贴壁法培养平滑肌细胞,建立AngⅡ诱导的血管平滑肌细胞(VSMC)增殖模型;以四甲基偶氮唑蓝(MTT)法观察丹参酮ⅡA对VSMC增殖的影响;用酶促反应定磷法测定钙调神经磷酸酶(CaN)活性;应用免疫细胞化学法观察原癌基因c-fos和c-myc的表达。结果:成功建立AngⅡ诱导的VSMC增殖模型;随着TSN浓度增加VSMC增殖活性呈明显下降趋势(P<0.05,0.01);TSN各组随着浓度的增加,VSMC中CaN活性显著下降(P<0.01),VSMC中c-fos和c-myc表达水平也显著下降(P<0.01)。结论:TSN能抑制血管平滑肌细胞的增殖,并呈浓度依赖性。其机制可能与下调VSMC中CaN活性、c-fos及c-myc表达有关。

激光激发板状分层材料的超声波场模拟

针对均匀层状材料受线分布等效载荷作用时波的产生和传播的模拟过程,提出了一种新的动态刚度矩阵构造方法。采用激光等效力源,分别对有边界和无边界两种情况下板材料的单元动态刚度矩阵的频率变化特性进行了研究,给出了该方法构造的刚度矩阵频率响应变化,并对位移响应的求解过程进行了建模仿真。

金属梁结构表面微损伤的谱有限元分析

针对智能压电晶片梁结构,采用谱有限元方法,基于力电理论建立压电晶片/结构耦合系统的机电阻抗损伤评价的谱元数值模型。模型中假设采用Timoshenko梁理论,压电晶片采用Euler-Bernoulli梁理论和一维压电双向耦合理论。利用哈密顿原理得到时域中控制方程和边界条件,经FFT变换建立谱元模型,进而利用谱有限元法分析了导波的频率响应特性、导纳特性以及损伤对导纳响应的影响,数值结果与有限元结果取得较好的一致。谱有限元力电耦合模型为深入理解实际检测信号进行损伤检测和评估提供了分析依据。

阵列导波检测数据分段式混合压缩算法研究

针对阵列导波检测中形成的大量数据对后续传输与存储所构成的挑战,本文提出了一种分段式混合压缩算法。基于损伤散射信号的高幅值及相关性特征,将检测数据划分为高、低保真段两部分。在高保真段设计了LOPCM无损压缩方法,在低保真段则应用JPEG有损压缩算法,以此兼顾压缩比与损伤信号的保真度。构建实验平台获取实测信号并实施压缩:对比验证了LOPCM方法的有效性;考察信号整体的误差指标,并结合重构数据成像结果,评估了分段式混合压缩算法对成像精度的影响。结果表明,该算法能够在保证损伤成像精度的基础上有效减少数据量,相较于仅采用无损或有损压缩能更好地满足阵列导波检测中对数据压缩的需求。

一种新型数字式便携光学实验仪

介绍了一种新型数字式便携光学实验仪,该仪器具备光学实验、课堂演示、光学研究和光学测试等多种功能,可完成波动光学中干涉、衍射、全息、散斑以及几何光学中成像等工作。该仪器设计了“又”形布置的轨道以及“工”形支架,实现了3维无级可调,可对光路进行精确调节。此外,以三基色调色原理为理论基础,自行开发了图像处理软件和层式仪器结构。将PC主板与光学台融合为一体,可对图像进行实时数字采集与处理。与传统实验设备相比,该仪器极大地拓展了数字光学实验的应用空间。