柱状材料声表面波相位变化与缺陷探测研究

激光在热弹效应下激发出的声表面波,在柱状材料表面传播过程中发生相移现象。通过有限元方法对铝材圆柱中表面波相位变化规律以及表面波与缺陷作用机理进行数值模拟。数值研究表明:激光产生的表面波负相位最强,传播过程中负相位向正相位移动,相位差逐渐减小,180°左右正负相位强度大致相等,之后正相位继续增强、负相位持续减弱,并且沿圆周每传播一周,其相位发生一次翻转,缺陷产生的表面反射波有同样的相位变化现象;通过B扫图发现RRcw随缺陷角度增大变得模糊,RRccw随缺陷角度增大变得明显。说明反射波产生时间的长短与受干扰程度成正比,针对柱状材料表面缺陷提出了合理的检测范围;对不同深度缺陷数值模拟发现,深度变化使得P波峰在接收时间上发生延迟,推测P波峰传播路径并提出相应公式进行证明,计算结果与模拟结果吻合度较高,可通过此公式定量缺陷深度信息。以上研究结果为超声波检测柱状材料表面缺陷提供了有效参考。

基于横波检测柱状材料内部缺陷的数值模拟研究

小口径金属圆柱体的缺陷检测是无损检测领域的一个难题。通过有限元方法对金属圆柱中横波传播特性以及与缺陷作用机理进行数值模拟。探究了横波的方向性变化、圆孔缺陷半径对横波传播影响、不同位置和不同长度的缺陷对横波传播的影响。研究表明横波在传播过程中主要能量范围由15°~36°变为20°~35°,提出了近似正三角形的传播路径并进行验证,发现横波到达表面后发生模态转换,一部分声波以略面纵波的速度沿表面传播;对于圆孔缺陷,圆孔半径在3.4~4.6mm范围内可通过幅值变化判断孔径信息,半径在4.6~5.8mm范围内可通过接收时间判断孔径信息;对于不同位置的矩形缺陷,当缺陷进入到横波主要能量范围内,C扫图中出现近似线性的高能量区域,探测角度随着缺陷位置增加而增大,此范围内的缺陷可通过反射信号的探测角度判断位置信息;对于不同长度的矩形缺陷,随着缺陷长度增加,透射波能量减弱并且探测角度减小,呈现出近似线性的能量分布,通过探测透射波到达外表面的角度可判断缺陷长度信息。提出了相应的传播路径和长度计算公式,计算结果得到的误差百分比控制在6.5%以内,验证了该缺陷长度检测方法的有效性。

柱状金属微粒-电介质复合材料的等效介电常数

基于介质圆柱电磁散射理论和等效介质理论,导出了金属柱微粒-电介质复合材料的等效相对介电常数的表达式。数值结果表明:入射波频率低于某一频率或金属柱掺料的体积分数增大到一定数值时,复合材料的等效相对介电常数实部会变为负数。

短沟道三材料柱状围栅MOSFET的解析模型

在柱坐标系下利用电势的抛物线近似,求解二维泊松方程得到了短沟道三材料柱状围栅金属氧化物半导体场效应管的中心及表面电势。推导了器件阈值电压、亚阈值区电流和亚阈值摆幅的解析模型,分析了沟道直径、栅氧化层厚度和三栅长度比对阈值电压、亚阈值区电流和亚阈值摆幅的影响。利用Atlas对具有不同结构参数的器件进行了模拟研究和比较分析。结果表明,基于解析模型得到的计算值与模拟值一致,验证了所建模型的准确性,为设计和应用此类新型器件提供了理论基础。

微切口联合改良柱状海绵材料VSD治疗肛门深部脓肿的临床疗效观察

目的 观察微切口联合改良柱状海绵材料负压封闭引流技术(VSD)治疗肛门深部脓肿的临床疗效。方法 选取2019年4月至2021年6月佛山市中医院肛肠科收治的43例肛门深部脓肿患者作为研究对象,随机分为治疗组(n=22,采用微切口联合改良柱状海绵材料VSD治疗)和对照组(n=21,采用传统切扩术式治疗)。比较两组手术相关指标(手术时间、创面愈合时间、手术切口长度、手术切口数量、住院时间),术后不同时点(术后第1、第3、第5天)换药时肛门局部疼痛评分,术后肛门功能评分及疗效。结果 治疗组的创面愈合时间、住院时间均短于对照组,手术切口长度短于对照组,手术切口数量少于对照组,但手术时间长于对照组(均P<0.05)。重复测量方差分析结果显示治疗组术后不同时点换药时肛门局部疼痛评分均低于对照组(均P<0.05);测量时间对术后换药时肛门局部疼痛评分没有影响(P>0.05)。术前,两组Wexner肛门失禁评分比较差异无统计学意义(P>0.05);术后,治疗组的Wexner肛门失禁评分与术前比较差异无统计学意义(P>0.05),但低于对照组(P<0.05);对照组的Wexner肛门失禁评分高于术前(P<0.05)。治疗组的治愈率为81.8%,对照组对应为76.2%,组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论 与传统切扩术式相比,微切口联合改良柱状海绵材料VSD治疗肛门深部脓肿能缩短创面愈合时间、住院时间,减小手术切口长度,减少手术切口数量,减轻术后换药时肛门局部疼痛及保护肛门功能,具有临床推广的价值。

微重力和常重力环境中柱状固体材料表面火焰传播实验研究

在微重力和常重力环境中,对不同氧气浓度下柱状聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面火焰传播现象进行了实验研究。微重力实验观测了低速强迫对流中的火焰传播,地面实验研究了浮力对流影响下火焰向下传播的规律,分析了氧气浓度与流动对火焰传播的影响。微重力和常重力下的火焰在形态和传播速度上具有显著区别。结合微重力和常重力的实验结果,将火焰传播速度随气流速度的变化关系分为三个区:辐射控制区,传热控制区和化学反应控制区。

激光激发Rayleigh波及其在圆弧面上的传播规律研究

为了分析激光激发的Rayleigh波在弯曲表面上的传播特性,该文在不同曲率半径圆柱形样材侧面上利用脉冲激光激发Rayleigh波,研究其在圆弧面上的传播特性。实验中,采用基于光偏转原理的光纤传感装置,检测了沿直径为10 mm、15 mm、20 mm、25 mm和30 mm等5种圆柱样品侧面传播的Rayleigh波波形。根据Rayleigh波波形表现的时间特性,分析了圆柱面上Rayleigh波传播的特点,结果表明:随着曲率半径的减小,Rayleigh波波速逐渐增大,Rayleigh波在圆柱上传播速度大于在平面上的传播速度。Rayleigh波在圆弧面上传播的过程中存在较大的衰减。

横波检测圆柱内部不同角度缺陷的数值模拟

针对小口径金属圆柱内部不同角度缺陷的检测,通过有限元方法对铝圆柱中横波的传播特性进行研究。通过横波方向性的研究确定横波的能量范围,在横波的主要能量范围设置内部不同角度的人工矩形缺陷,通过B-scan的方法对PRS波(与缺陷作用的一次反射横波)的传播特性进行研究。通过对PRS波出现的扫查角度范围进行统计研究,确定PRS波的最佳探测角β(扫查角度范围内PRS波幅值最大的扫查角度)。根据扫查角度范围内最大幅值PRS波的到达时间与缺陷角度α关系对α角进行了反演,α角为30°时误差最大,误差为0.025,其他缺陷角度下误差均小于0.02。利用PRS波的扫查角度范围和最佳探测角β完成不同α角下PRS波的可视化,提出一种通过提取能量点评估α角的方法。以上研究结果为激光超声检测柱状材料内部缺陷提供了一定的参考。