铁磁性套管脉冲涡流检测的时域解析解

脉冲涡流检测因具有低功耗、响应频谱宽、对不同深度缺陷具有较高灵敏度等特点而愈发受到重视。然而当前多数套管检测研究均使用电流源作为激励,由于激发线圈存在自感,其在电流脉冲激励信号的上升和下降沿将产生一个极大的反向瞬时感应电压。因此在这类研究中,对电流源激励的功率和稳定性提出了极高的要求。为解决电流型脉冲激励的上述问题,给出一种电压型脉冲激励套管涡流检测方法并推导了其时域解析解。首先,分析了激发线圈自感及套管涡流对激励电流的影响。然后,使用了更为准确的脉冲激励函数进行解析计算,并通过磁场叠加推导了激励、涡流磁场在接收线圈中的时域感应电压解析解。实验表明,得出的解析计算结果与实验电流、感应电压的相对误差分别为2.9%和9.6%,提升了理论数据的准确性。

一维波在水下多层介质中传播的时域解析解

为研究水中压力波在覆盖层-钢板等介质中多次反射透射后对输入压力波的影响,采用波动理论建立一维多层介质声学模型,提出一种计算湿表面(水与覆盖层的交界面)压力的时域解析方法。该方法可以考虑波在多层介质中发生多次反射和透射的复杂情况,并得到时域解析解。针对输入为指数衰减波的情况,该方法的结果通过与有限元结果进行对比,验证了结果的正确性,将该方法的结果与只计及一、两次反射透射影响的近似结果进行对比,结果表明,对于刚性边界条件,该结果与近似结果相比吻合较好;对于气背边界和水背边界,与近似结果相比误差较大。为研究覆盖层参数的影响,对指数衰减波进行无量纲化和参数分析,分析结果表明,随着覆盖层特性阻抗的减小,压力波峰值先减小后增大再减小;随着覆盖层厚度的增大,压力波峰值逐渐减小;入射压力波衰减速度快,压力波峰值减小。该方法对于q(q≥3)层介质中波的多次反射透射分析依然适用。

导电导磁管道外任意放置线圈激励下脉冲涡流场时域解析解

利用二阶矢量位和洛伦兹互易定理,解析求解了导电、导磁金属管道外任意放置线圈激励下非轴对称涡流场的频域解.利用求频域式极点处留数的方法求解拉普拉斯反变换,得到了脉冲电流激励下检测线圈两端感应电压以及管壁内脉冲涡流分布的时域解析式.分析比较了不同线圈放置方式下管壁内脉冲涡流的分布和扩散过程,以及感应电压对管壁的灵敏度.研究结果表明:当线圈轴线沿管道径向法线方向放置时,得到的感应电压时域信号最强,对壁厚的检测灵敏度最高.

双半球胶囊机器人调姿方程的幂级数解

为了探究双半球胶囊机器人调姿响应时的轴线姿态轨迹,分析其动力学响应与控制参数的关系,必须确定其动力学方程的精确解析解。在建立磁力矩简化模型的基础上,在姿态角小范围内变化时对原动力学方程选取合理近似,并对近似系统采取幂级数方法求得解析解,采用近似解析解对调姿过程中磁感应强度对机器人轴线轨迹产生的影响进行分析,仿真和试验结果一致表明,求得的幂级数解析解在时域内能够准确拟合姿态角响应结果,解析解拟合范围可控,计算结果准确可靠,可用于控制参数影响的研究。

考虑土体三维波动效应时弹性支承桩的振动理论及其应用

从三维轴对称土体模型出发,同时考虑土体竖向和径向位移,对弹性支承桩在垂直谐和激振力作用下与土的耦合振动特性进行了分析。假定桩为竖直弹性等截面体,土为线性粘弹性体,其材料阻尼为滞回阻尼。首先通过引入势函数对土体位移进行分解,从而将土体动力平衡方程解耦,求解得到了土层的振动模态形式,然后利用桩土接触面上力平衡和位移连续条件来考虑桩土耦合作用,求解桩的动力平衡方程,得到了桩顶的频域响应解析解、复刚度和速度导纳,利用卷积定理和傅立叶逆变换,求得了半正弦脉冲激振力作用下桩顶速度时域响应半解析解。利用所得解对桩的振动特性进行了无量纲参数分析,得到了许多新的结论。