窄带脉冲信号测量横波衰减系数-频率曲线的方法

提出一种测量材料超声横波衰减-频率曲线(α_(s)-f)的方法:应用窄带脉冲驱动接触式横波探头的脉冲反射方式,采用石英晶体作为耦合块,通过测量耦合块和被测试块耦合界面的声压反射和透射系数,并在衍射修正下测量得到单频率下的超声横波衰减系数;在探头有效带宽内改变发射频率并重复测量,得到不同频率下超声横波衰减系数数值;利用非线性最小二乘拟合方法得到其α_(s)-f曲线。采用该方法对铝合金6061材料的衰减系数进行测量,得到α_(s)-f曲线结果为α_(s)(f,2z)=0.32f2.93,皮尔逊相关系数R为0.9864。测量结果与现有方法所得结果进行对比,本方法在单频率下的结果与现有方法吻合,表明本方法测量的有效性,而多频率测量的方法对研究材料α_(s)-f关系具有重要意义。

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.

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。

弹性浮板对水波的衍射与动弯矩分析

文章基于水波理论和Mindlin厚板动力学理论,采用Wiener-Hopf方法,分析研究了水面上弹性浮板对水波的衍射与动弯矩分布问题。为确定极点,首先分析求解了有限水深的导波问题。而后将原来混合边值问题的求解归结为求解无穷线性代数方程组的问题。文中将分析计算结果与前人的计算结果及实验数据进行了对比,并对结果进行了分析讨论。最后,分析了结构几何参数和物理参数挠度和动弯矩分布的影响。

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。

分形光子晶体频谱的自相似特性及应用

研究了分形康托结构光子晶体频谱的自相似特性,用光传输矩阵方法计算光的传输和反射系数.结果表明,分形康托多层结构频谱具有明显的自相似特性,这种频谱的自相似特性是由于结构的自相似性引起的.和普通光子晶体不同的是分形光子晶体同时具有阻带和缺陷的功能,即在阻带的中间产生了缺陷模.并研究了影响阻带特性的因素及这种结构的应用.

水波中弹性浮板的减振问题研究

基于线性水波理论和Mindlin厚板动力学理论,采用Wiener-Hopf方法,分析研究了水面上弹性浮板对水波的动响应及其减振问题.首先,在不考虑弹性联接情况下,将分析计算结果与前人的计算结果及实验数据进行了对比,验证了该方法的有效性.其次,基于该方法分析了连接浮板与水底的弹簧刚度与浮板振动响应各参数之间的关系,从而为超大型浮台系统的设计提供理论依据.

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.

竖直薄板浸没在表面覆盖冰层海水中时的水波散射

研究在一片均匀薄冰所覆盖的深水中,浸没其间的竖直平板引起的水波散射,冰层看作弹性薄板.通过对障碍物前方的势函数微分,问题被归结为一个超奇异的积分方程,应用适当的Green积分定理,应用一个包含Chebyshev多项式的有限级数配置法,求解该积分方程.得到反射系数和透射系数的数值结果,并在不同的波数和覆盖冰层参数下,用图形表示出来.

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。