Acoustic streaming induced by ultrasonic quasi-lamb waves in a plate

The speed of the streaming flow in the liquid layer loaded on a thin plate, in which Lamb waves are propagating, was calculated. The results are good agreement with Moroney's experiment

一维六方准晶纳米板中Lamb波特性研究

准晶纳米结构在工程中经常承受以弹性波为代表的动态工作载荷,为深入研究其动态失效机制,研究了一维六方准晶纳米板中Lamb波的波动特性。基于修正的偶应力理论,推导出Bak模型下Lamb波的波动控制方程,使用勒让德正交多项式方法(LOPM)求解该动力学方程,计算得到其频散曲线和位移分布。研究了声子场和相位子场尺寸效应、声-相耦合效应对波动特性的影响。结果表明:尺寸效应使声子模态和相位子模态相速度增大;声-相耦合效应显著地增大了声子模态中的相位子位移振幅和相位子模态中的声子位移振幅。研究结果为准晶纳米结构的设计和无损检测奠定了一定的理论基础。

一维准周期声子晶体板中兰姆波的禁带特性分析

结合超胞法,利用有限元软件COMSOL计算了兰姆波在一维准周期声子晶体板中的频带结构,研究了其禁带特性和波动局部化现象。讨论了超胞的选取,通过模态图和位移矢量图进行了兰姆波的模态分析;讨论了结构参数和材料参数对兰姆波禁带的影响,其中结构参数包括板厚与晶格常数之比L/D和填充率,材料参数包括组元材料的密度和弹性模量。本文研究结果为实现对兰姆波传播的控制和调节提供新的思路,为准周期声子晶体板用于声学功能器件的设计制作提供一定的理论基础。

一维六方准晶板中Lamb波特性研究

准晶材料结构在制备过程中会出现裂缝、夹杂等缺陷,超声导波具有多模态和频散特性,能够很好识别结构中的微细裂纹等缺陷,但应用超声导波无损检测技术的先决条件是深刻认识结构中导波的传播与衰减特性。基于此,提出一种改进的勒让德多项式级数法,无需迭代便能得到Bak模型和弹性/流体动力学模型下波动力学方程的解析解。计算得到一维六方准晶板中Lamb波的频散曲线、声子和相子场位移分布,研究两种模型下声-相耦合效应对波动特性的影响。结果表明:Bak模型中声-相耦合效应对声子模态有微弱影响,对相子模态有显著影响;弹性/流体动力学模型中声-相耦合效应对不传播的相子模态有显著影响,对声子模态没有影响。所得结果为一维六方准晶板的导波无损检测提供了一定的理论基础。

基于二次谐波的对称波纹板早期损伤检测

为方便利用非线性兰姆波二次谐波分量进行对称波纹板的早期损伤无损健康检测,基于二次材料弱非线性,建立非线性兰姆波二次谐波结构准相位匹配理论。以结构准相位匹配理论为指导,依据波纹板的空间周期和平均厚度,选择超声波检测基波频率,确定接收探头的空间分布规律。以经过汉宁窗调制的中心频率为500 kHz的短脉冲激励为例,建立仿真模型,验证对称波纹板结构准相位匹配理论,实施对称波纹板材结构早期损伤超声无损健康检测。理论仿真结果与分析讨论表明,通过结构准相位匹配,对称波纹板非线性兰姆波二次谐波分量具有更长的累积距离,可从基波获得更多的能量,可有效实施基于非线性兰姆波二次谐波分量的波纹板结构早期损伤超声无损健康检测。