用于矢量水听器的压电单晶面剪切模式加速度计设计

面剪切振动模式产生于[011]极化方向zxt-45°切型的压电单晶,因具有高压电系数、高机械品质因数、高柔顺系数和低串扰效应等优点,故面剪切模式成为小尺寸、高灵敏度压电传感器的理想选择,在矢量水听器中有着良好的应用前景。该文通过分析面剪切模式振动原理,推导了面剪切模式压电加速度计的电压灵敏度表达式。利用有限元分析软件构建面剪切加速度计模型,研究结构参数对面剪切压电加速度计电压灵敏度和谐振频率的影响规律,优化结构尺寸,最终仿真得到面剪切加速度计开路电压灵敏度为389.72 mV/g,工作频带为20 Hz~3 kHz,横向灵敏度小于3.45%。研究结果表明,与传统的剪切式加速度计相比,所设计的面剪切式加速度计在质量块质量降低50%的同时,电压灵敏度提高了11.6%,这为降低水听器的平均密度、提升水声探测性能提供了新思路。

基于离散元的砂土在不同应力路径和剪切模式下的强度和临界状态行为

本文通过离散元模拟的方法研究了砂土在不同轴对称应力路径和剪切模式下的强度和临界状态行为。其中,应力路径包括轴向压缩和轴向拉伸,而剪切模式包括常规三轴和恒定平均应力三轴。试样分为松砂和密砂两种,初始围压范围控制在100~900 kPa。当轴向应变(绝对值)接近45%时,所有样品均达到临界状态。模拟结果表明在相同围压下,偏应力的临界状态值是唯一的,与初始密度无关,但与应力路径有关:临界状态下轴向压缩的偏应力通常大于轴向拉伸的偏应力。应力比在临界状态下的值与剪切模式和围压均无关,但取决于应力路径。在围压一定的条件下,摩擦角在临界状态下具有唯一性,且不受剪切模式、应力路径和初始密度的影响,这表明Mohr-Coulomb准则(在轴对称条件下等效于Matsuoka准则)是有效的临界状态强度准则。在围压和剪切方式一定的条件下,孔隙率在临界状态下的值与初始密度无关。在临界状态下,不同试样机械配位数的差异是由平均应力的变化所引起的。

基于稳态流变测试的水泥浆体剪切模式研究

采用RHEORIAB QC型旋转黏度计测定不同剪切方式下水泥浆体稳态流变曲线,并用修正宾汉姆流变模型对其进行拟合,研究了剪切方式对水泥浆体稳态流变测试的影响。结果表明:预剪切对水泥浆体动态屈服应力和塑性黏度影响不大。恒定剪切变形速率小于、等于、大于、偏大于水泥浆体结构抗剪切破坏能力时,剪切应力随时间分别先线性增加接着保持同一值、直接保持恒定值、先减小接着保持同一值、轻微增加后达到平衡。随剪切速率增加,水泥浆体在0.1~100 s^(-1)、100~400 s^(-1)、400~600 s^(-1)三个区段依次呈现出剪切变稀、宾汉姆流体、剪切增稠的流变行为。剪切速率变化范围向剪切变稀或剪切增稠段移动,水泥浆体动态屈服应力减小、塑性黏度增大;单个剪切速率的剪切时间越长,水泥浆体动态屈服应力、塑性黏度均越小。

不同剪切模式下的全尾砂浆触变特性研究

为了探究尾砂胶结充填料浆的触变特性,以某铁矿全尾砂为研究对象,测试充填料浆在恒定剪切模式、环形剪切模式和阶跃剪切模式下的流变参数变化规律。结果表明:恒定剪切模式下剪切应力与表观黏度都随着时间的增加逐渐下降直至趋于稳定,而随着剪切速率的升高,料浆的屈服应力逐渐升高且塑性黏度逐渐减小;循环剪切模式下无论剪切速率升高或是降低,剪切应力总体呈现下降趋势,而表观黏度变化规律则与剪切速率变化相反;阶跃剪切模式下随着剪切速率的突增,尾砂料浆会再次进入弹性变化阶段剪切应力与表观黏度皆有略微升高随后进入应力松弛阶段剪切应力及表观黏度逐渐降低。对尾砂料浆的触变性规律做出了一定的解释,对矿山现场管道输送提供一定的指导意义。

剪切模式下磁流变液层间传力理论模型建立及误差分析

为了建立更加准确的磁流变液颗粒间作用力的理论计算模型,分别运用经典偶极子理论模型和局部场偶极子理论模型计算了铁磁性颗粒的磁偶极矩,并根据结果分析了两种理论模型的局限性。分别对弱磁场和强磁场环境下颗粒间作用力进行分析,建立偶极子边界理论计算模型,并且研制了剪切模式下磁流变液层间传力特性实验装置,通过实验验证偶极子边界理论模型的准确性。结果表明,偶极子边界理论模型计算结果更加接近实验值。

剪切模式压电驱动元件及其表征

基于标准的等效电路模型,用介电的方法研究剪切模式压电驱动元件的性能.对于剪切模式压电驱动元件,电阻-频率曲线上呈现一个或几个响应频率.对应于响应频率,模量的实部(实部电阻)呈现相应的极大值.理论和实验均表明,具有较大模量实部的压电驱动元件也具有较好的机械品质因子和耦合系数.所以,可以用测量对应于响应频率的模量实部的大小来表征剪切模式压电驱动元件的压电性能.系统研究了极化状态对剪切模式压电驱动元件性能的影响,对于极化沿陶瓷片方向的情形,响应频率处的实部电阻很大,当去掉极化后,相应的响应频率处的实部电阻变得很小,而施加的极化垂直于陶瓷片方向时,几乎测不到响应频率.应此,为得到更好的压电性能,必须对剪切模式压电驱动元件的沿陶瓷片方向进行预极化;为保证剪切驱动元件保持有较好的性能,所加的操作电压不能超过陶瓷片的矫顽电压.对于驱动元件的低温研究显示,压电陶瓷在极低温下依然保留有很好的压电性能,这表明剪切模式压电驱动元件完全适用于低温情形.

厚度剪切模式铌酸锂基复合材料的磁电性能优化

通过弹性力学方法计算了基于厚度剪切模式的铌酸锂(LiNbO_3)基磁电复合材料磁电系数与铌酸锂晶体切型、磁致伸缩材料种类、材料尺寸的关系,并讨论了两种不同复合结构边界条件对剪切磁电性能的影响.计算结果表明:(xzt)30°切型铌酸锂单晶具有最大剪切压电系数dp15,制作成的复合材料具有最大剪切磁电系数αE15;通过两相尺寸优化,伸缩-剪切模式Terfenol-D/LiNbO_3复合材料最大剪切磁电系数为24.13 V/(cm·Oe),剪切-剪切模式Metglas/LiNbO_3复合材料最大剪切磁电系数为11.46V/(cm·Oe).实验结果与理论计算规律相符,研究结果为剪切磁电复合结构的设计、剪切模式铌酸锂切型的选择优化提供了指导,有望利用高机械品质因数Q_m值的铌酸锂单晶设计高频谐振磁场探测器.

伸缩-剪切模式自偏置铌酸锂基复合材料的磁电性能和高频谐振响应

选用多种切型铌酸锂(LiNbO_3)单晶,研究了铁基非晶合金(Metglas)/LiNbO_3叠层复合材料基于伸缩-剪切模式的磁电耦合性能,揭示了铌酸锂单晶压电系数与复合材料剪切磁电耦合系数的对应关系,在使用铌酸锂xzt/30~?切型时得到了最优化剪切磁电系数.通过SrFe12O19薄磁带提供偏置磁场,Metglas/LiNbO_3磁电复合材料可在没有外加直流磁场时实现剪切磁电响应,并在0.991 MHz和3.51 MHz频率时分别测出了谐振磁电系数,有望将铌酸锂基剪切磁电复合材料用于高频磁场探测.

酒钢热镀锌机组双切剪剪切模式研究

双切剪是酒钢镀锌机组入口段重要设备,负责切除原料卷带头带尾,保证焊接质量。在实际生产中,钢卷长度无法完全精确计算,尾部剩余长度也存在着偏差,双切剪分切成的废料总会存在长度不等的小块,当尺寸过小时,有可能卡入剪刃,从而导致生产线停机事故。介绍了一种新的尾部剪切模式,可避免切尾过程中小块的产生,保障生产的顺利进行。

应用简单剪切模式研究墨西哥湾盆地被动边缘的发育

墨西哥湾盆地下面不同地壳类型的不对称分布和海湾北部与南部之间沉积记录的明显差异，是利用岩石圈简单剪切模式解释共轭被动边缘盆地发育的主要依据，在这种模式框架中，我们将海湾的南北边缘分别解释为近源和远源边缘。

基于剪切模式的快速共焦拉曼光谱探测方法

针对弱散射样品的拉曼光谱信号弱,探测时间长的问题,提出了一种基于剪切模式的快速激光共焦拉曼光谱探测方法,该方法通过减少信号传输单元来减小曝光时间,通过只采集信号靶面单元有效拉曼光斑区域的方式,在保证拉曼信号强度的基础上同时提升拉曼光谱探测信噪比,进而减少所需探测时间,实现弱散射样品的快速拉曼光谱探测。实验表明,与传统共焦拉曼光谱探测系统相比,文章采用的剪切模式可将硅拉曼光谱探测速度提升37.5倍以上,为共焦拉曼光谱显微技术的快速探测提供了一种新的技术途径。

一种新型剪切阀式旋转MR制动器的开发与评估

基于磁流变(Magnetorheological,MR)液的流变特性,MR制动器具有的高转矩-体积比(Torque-to-Volume Ratio,TVR)和低功耗优点使其成为一种应用前景广泛的被动力输出装置。为了提高旋转型MR制动器在单位空间内的输出制动转矩,基于凸轮结构提出了一种在剪切阀模式下工作的旋转型MR制动器。首先,介绍了这种新型MR制动器的总体结构,并基于Bingham塑性模型和凸轮模型对MR制动器的输出制动转矩进行了理论推导。然后,利用ANSYS软件和多目标优化设计方法,对制动器的结构进行有限元分析,得到最优的几何参数。在自主搭建的实验平台上对制动器进行了性能测试实验,结果表明,该制动器具有较高的TVR、较低的初始制动转矩和良好的动态特性。该制动器在较小的体积下能够实现最大42.4 kN/m^(2)的TVR,可以很好地满足力触觉交互、康复训练、可穿戴设备等需要小体积和大输出转矩的应用场景。

曲线形波形钢腹板剪切屈曲强度的影响参数研究

为了研究曲线形波形钢腹板的抗剪强度随影响参数的变化规律,在验证现有文献中ANSYS有限元模型的基础上,引入影响参数变化,建立了曲线形波形钢腹板的ANSYS有限元模型。研究表明:曲率半径对曲线形波形钢腹板的屈曲模式影响很大,但是其对抗剪强度的影响几乎可以忽略不计。曲线形波形钢腹板的抗剪强度随腹板厚度增大显著提升,随腹板高度增加显著下降。对于不同型号的波形钢腹板,在曲率半径相同的情况下,1200型曲线波形钢腹板的抗剪强度高于1600型和1000型,其中1000型最差。研究结论可为曲线波形钢腹板桥梁的设计和应用提供参考依据。

3种模式下钻孔灌注桩桩-土剪切特性现场试验研究

不同的桩-土剪切模式对桩-土剪切位移量的大小和桩侧摩阻力的发挥有重要影响。对抗压桩、顶拔桩和负摩擦桩等3种模式的6根钻孔灌注桩的剪切特性进行了现场加载试验与长期监测。通过对不同桩型的桩身应变、桩顶位移和桩周土沉降等试验资料的系统分析,建立了"侧阻-位移"曲线确定各模式桩-土剪切位移量和不同深度的极限侧阻力。根据不同桩-土剪切模式极限侧阻力的发挥特征,分析了桩-土相对运动方向、剪切边界约束条件、剪切位移量、加载速率和剪切历时等5个因素对极限侧阻力发挥的不同影响。讨论了利用现场顶拔桩试验结果对桩负摩阻力增大段的极限负摩阻力进行预测的可行性,供同行参考借鉴。

面剪切振动模式弛豫铁电单晶换能器

[011]极化方向、zxt-45°切型的PIN-PMT-PT单晶因其高剪切压电应变常数、高机电耦合系数和高柔顺系数等特点,在水声换能器中存在广阔的应用前景。通过设计中间质量块的方法,将单晶产生的剪切振动转换为换能器的纵向振动,并利用辐射头的弯曲振动和圆环尾质量块振动的耦合拓宽工作频带。通过有限元仿真分析,研究了结构参数对各阶模态振型和谐振频率的影响。最终仿真得到的换能器工作频带6~18 kHz,最大发送电压响应为138 dB,带内起伏小于4 dB。研究结果表明:采用面剪切工作模式有利于实现换能器低频、小尺寸、宽带发射。

剪切破坏模式下确定均质岩基极限承载力的两种方法

剪切破坏是岩基中最常见的一种破坏模式 ,常发生在完整岩体、破碎岩体和软弱岩体等均质岩基中。本文基于岩体经验强度准则和极限平衡法 ,简单介绍了理论计算岩基极限承载力的Bell解法和Hoek -Brown解法 ,以及确定岩体参数m ,s,c,φ 的方法。最后 ,结合规范 ,以重庆某工程为例说明了本文方法。

海南戈枕金矿带金矿床剪切成矿模式研究

海南戈枕金矿带金矿床严格受戈枕韧性剪切带的控制。研究戈枕韧性剪切带特征、金矿带中金矿类型及其特征、金矿床、金矿脉（体）产出与分布规律及剪切带对金矿成矿的控制作用，提出戈枕金矿带金矿床的剪切成矿模式。指出戈枕韧性剪切带发展演化制约着戈枕金矿带中金矿床的成矿作用。

CFETR稳态运行模式的0.5维集成模拟及其杂质粒子比例影响的分析

采用快速集成模拟软件METIS完成了CFETR1GW稳态反剪切运行模式的设计。该反剪切运行模式由40MW离轴电子回旋电流驱动(ECCD)与60MW的离轴中性束电流驱动(NBCD)所实现,获得了稳定的安全因子剖面,其在ρ=0.52处具有最小安全因子q_(min)=3.1,从而可避免危险的m/n=2/1、3/2、5/3的新经典撕裂模(NTM)。此外,本文还分析了Ar杂质粒子的含量对此稳态反剪切模式约束性能的影响。

剪切载荷模式横向气流场液体射流破碎现象

将实验与数值模拟相结合,研究剪切载荷模式横向气流场中的液体射流破碎现象,发现气流剪切层会使液柱出现明显二次弯折,液体射流破碎发生的高度随上下气流通道进口速度比UR增大而提高,同时液体射流破碎随液气动量比q的改变而出现袋式破碎、混合破碎等模式。液体射流穿透深度与q和UR均呈正相关,但与平均气流速度Uavg,g无明显相关性。液体射流发展过程中液柱的形态变化是由气动剪切力以及不平衡气流涡旋等因素共同作用所导致的。

剪切破坏模式下岩石的强度准则

在对剪切破坏模式下岩石的变形和破坏局部化观察和本构模拟分析的基础上，提出了一个新的强度准则。该准则考虑了岩石材料的不均匀性及破坏局部化特性，定量地描述了岩石强度的尺寸效应。