多阶梯圆盘辐射阻抗的计算与分析

根据频率方程设计弯振阶梯圆盘时,若盘的工作频率一定,其基底厚度和半径可以有多种变化.为提高辐射效率,希望辐射阻尽可能大.作者利用叠加法,以二阶梯圆盘为例,推导出多阶梯圆盘辐射阻抗的计算公式,计算了阶梯数目一定时,相对辐射阻抗与基底厚度的关系,也计算了基底厚度一定时,相对辐射阻抗与阶梯数目的关系.结果表明,基底厚度越大、阶梯数目越多(对应的半径也越大)的阶梯盘,其相对辐射阻越大,但辐射抗的变化规律并不明显.     

基于Mindlin理论新型阶梯环型变幅器弯曲振动特性研究

阶梯型辐射体具有辐射面积大、辐射效率高等优点,在大功率超声领域被广泛应用。在高频大功率声辐射条件下,薄盘的机械强度明显不足;因此应考虑用厚板。从声学工程力学应用角度研究,基于Mindlin理论推导了新型阶梯环形变幅器自由边界条件下的弯曲振动频率方程;并对频率方程进行数值求解和有限元模拟及实验测试;同时还研究了各结构参数及材料对变幅器频率的影响。结果表明,自由边界条件下,有限元模拟结果与厚板理论计算结果都比较接近实验测试结果,误差较小。当其他参数一定时,在厚板范围内,前三阶频率随圆盘基底厚度、圆盘厚度的增加而增加;随内半径和外径的增加减小;随阶梯半径的增大而增大。所取材料的前三阶有限元模拟频率与厚板理论计算结果误差较小,其中45号钢频率最大,而铜频率最小,铝频率居中,研究结论对大功率阶梯型辐射体及辐射器的设计和应用提供理论参考和频率调试依据。     

阶梯型圆盘的指向性及相关因素研究

针对自由边界条件的阶梯圆盘,以带有一个上凸的阶梯为例,将盘面视为中心盘面和圆环面两部分组成,利用瑞利积分、声场迭加的方法,对阶梯盘的指向性进行计算,计算结果与Gallego测试的结果相吻合.进一步分析了阶梯盘指向性与材料、基底厚度等之间的关系.结果表明:指向性与阶梯盘材料关系并不显著;在相同谐振频率下,随着阶梯盘基底厚度的增加,主瓣的指向性将越尖锐,同时副瓣也变得窄细、尖锐.     

弯曲振动圆盘变幅器的动力学特性研究

根据圆盘在珩齿加工过程中只有圆节线的弯曲振动,并采用圆锥型变幅杆,推导了变幅杆和圆盘组成的变幅器的频率方程,求出了变幅器设计参数的数值解;用有限元对该变幅器进行模态分析,发现谐振频率与数值解接近.在此基础上,对设计的变幅器进行了动力学实验,测得的动力学参数与理论结果一致.通过计算变幅器中变幅杆和圆盘各自独立的谐振频率,发现与变幅器的谐振频率误差较大,说明变幅器设计时必须同时考虑变幅杆和圆盘的影响,否则设计的变幅器谐振频率误差过大.     

弯曲振动薄圆盘的最佳尺寸设计

弯曲振动圆盘在空气强功率超声领域方面应用广泛.对于给定的工作频率,弯曲振动薄圆盘的半径和厚度的选择存有多种,哪一种才是辐射效率最高的设计方案呢？作者从弯曲振动薄圆盘的振动特性出发,推导了弯曲振动圆盘在自由、固定和简支边界条件下模态声辐射效率的表达式.利用高斯数值积分,计算了前四阶振动模态下弯振圆盘的模态声辐射效率,得到了圆盘在给定激励频率下某一固定模态振动时的最大声辐射效率及圆盘在此状态时的尺寸,这个尺寸就是最佳设计尺寸,为弯曲振动辐射薄圆盘和阶梯圆盘的设计提供了参考.     

激振面积对弯振矩形板振动特性的影响

利用有限元法,研究了激振源(换能器)面积的变化对矩形板条纹振动模态振动节线形状和节线分布的影响,计算了矩形板在频率约为15kHz、20kHz的条纹振动模态.结果表明:当激振源面积较小时,换能器的振动几乎不影响矩形板条纹振动模式的振动特性;当激振源频率与矩形板本征频率相同且激振源半径增加到8.0mm时,条纹振动模式节线开始由直变曲,节线分布变的不规则.应用扫描式激光测振仪进行了测试,实验结果与有限元计算的结果一致.     

POM圆盘轴对称弯曲振动研究

研究了一种材料为聚甲醛(POM)的薄圆盘声波辐射体，压电换能器在其中心处产生振动激励.采用解析法设计了POM圆盘，用有限元方法对POM圆盘-换能器振动系统进行了建模、计算.在系统谐振频率处，有限元计算和实验测试了圆盘的振动位移与系统的电声效率.结果表明，POM圆盘和钢圆盘半径、厚度相同时，POM圆盘-换能器振动系统在空气中的半功率带宽更宽，而钢圆盘-换能器振动系统的电声效率更高；POM圆盘-换能器振动系统更易施加较高的电压或有功功率；激励电压相同时，POM圆盘的振动位移大于钢圆盘.     

阶梯圆盘轴向辐射声压的分布

利用叠加法和高斯数值积分算法,以二阶梯圆盘为例推导了多阶梯圆盘轴向声压的分布,计算了轴向声压随距离的变化关系。对设计的二阶梯、三阶梯和四阶梯圆盘的轴向声压进行了测试,验证了理论计算的正确性。进一步得到了轴向辐射声压与输入电功率、圆盘的阶梯数目之间的关系。结果表明,阶梯圆盘轴向声压和输入有效电功率成正比;输入电功率一定时,轴向辐射声压与圆盘阶梯数目成正比。     

保温材料管道保温性能分析

利用牛顿冷却方程和圆筒传热公式推导出了保温材料管道保温的热流损失数学模型,并基于该模型推导出了热流损失随保温层厚度增减变化的临界半径的理论计算公式.假定保温材料外表面与周围环境之间的对流传热系数为常数时,临界半径与保温材料导热系数成正比,而与保温材料外表面与周围环境之间的对流传热系数成反比.当管道裸管半径大于临界半径时,管道热流损失随着保温层厚度的增加而减小;当管道裸管半径小于临界半径,且裸管半径与保温材料厚度之和小于临界半径时,管道热流损失随着保温层厚度的增加而增加;而当裸管半径与保温材料厚度之和大于或等于临界半径时,管道热流损失随着保温层厚度的增加而减小.最后,对保温材料导热系数、保温材料外表面与周围环境之间的对流传热系数对管道热流损失的影响也进行了计算和分析.图5,表1,参8.     

纵振激振面积对条纹振动矩形板声场指向性的影响

在大功率超声应用中,纵振激振换能器与阶梯板间有一定接触面积,导致振动节线与凸台边缘不重合。利用数值计算和有限元分析相结合的方法,研究了(8,0)条纹振动模式下激振源面积大小对矩形板声场指向性的影响。结果表明,对尺寸为180mm×120mm×5mm(长×宽×厚)的矩形薄板,随着激振源半径增大,条纹振动节线逐渐弯曲,(8,0)模态共振频率增大,指向性尖锐程度减小。当观察平面垂直于矩形板表面时,沿y轴方向指向性更为尖锐。当半径增大到12 mm时,副瓣已明显出现,故对该矩形板,应选择激振源半径在8mm以内。     

梁-阶梯板耦合结构的功率流

当板的厚度较大和变化时，如厚板或阶梯类的板，这时板的剪切、转动惯量及板的面内运动，将对板结构的振动功率流产生影响。基于功率流的分析方法和梁、板动力学的原理，推导了梁一阶梯板耦合结构的功率流表达式。计算和测量结果表明：振动频率较低时，板厚比增大使得从梁传递到阶梯板的功率流减小；振动频率较高时，梁－阶梯板结构的传递功率流小于梁－薄板结构的传递功率流。在这类板结构功率流估计中应注意这些差异，否则将引起功率流估计的误差。     

Recent Developments in Cooling Using Blowing

IntroductionThe increase of the efficiency for engines such asgas turbine or rocket engines requires an importantrise in the combustion gas temperature.Thesurfaces,which are in contact with these gases,are submitted to high thermal constraints,in manycases not admissible by the materials. Petot[1]described the evolution of the engines according tothe inlettemperature of the gas turbine.In the gasturbine,the gas temperature can reach 1 5 0 0 Kwhich is higher than the admissible temperature ofm…     

圆板基础上隔振参数的简便算法

以粘弹圆板作板状柔性基础的力学模型。首先建立隔振系统的运动微分方程组,通过微分方程和边界条件的拉氏变换,导出原始隔振系统的传递函数和振动传递率。然后利用三项简化原则导出等效离散系统力学参数的解析式。数值计算结果表明,基础激励频率接近圆板的主频率发生共振时,可用两级离散隔振系统作为原始混合力学系统的等效模型。在有实用价值的参数范围内,此种算法能满足工程设计计算的要求。     

预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具锚固性能试验研究

采用自主研发的足尺张拉、锚固预应力碳纤维板锚固性能试验装置,对3组预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具试件进行了锚固性能试验,测试了碳纤维板应变和预应力损失。结果表明:合理设计的预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具,可靠锚固碳纤维板的拉伸应变达极限应变的50%,预应力锚固损失小于规范规定计算值,能够满足实际加固工程的锚固要求。     

弹性支承功能梯度圆板轴对称弯曲问题精确解

对周边为弹性支承边界条件下的功能梯度材料圆板轴对称弯曲问题进行了分析.将位移函数写成傅立叶贝塞尔级数的形式,根据各向同性功能梯度材料基本方程,并针对指数函数形式的梯度分布情况,对功能梯度圆板轴对称弯曲问题的位移和应力进行了精确分析.通过具体算例,分析了在圆板上、下表面荷载作用下,材料性质的不同梯度变化对圆板结构响应的影响.分析结果表明,材料性质的梯度变化对圆板的力学性能有显著影响.     

气介式弯曲振动功率超声复合换能器的振动特性研究

对气介式弯曲振动大功率超声复合换能器的振动特性进行了研究 .该复合换能器由夹心式功率超声纵向换能器及弯曲振动的薄圆盘辐射器组成 .对弯曲圆盘在不同边界条件下的共振特性进行了分析 ,给出了辐射器的共振频率设计方程、等效质量和等效弹性系数 ;同时研究了气介式复合振动换能器的机电等效电路 ,分析了复合换能器的整体频率方程 .实验结果表明 ,辐射器共振频率的计算值与测量值符合较好     

置于液面上圆板大挠度时的塑性动力分析

研究置于无旋、不可压缩理想流体液面上的刚塑性圆板，在均布脉冲载荷作用下大挠度时的塑性动力响应问题．采用Ｈａｎｇｋｅｌ积分变换方法导出了圆板与流场流固耦合作用时的非均匀流体阻力．按国板的大挠度运动控制方程，给出了在“中载”作用下简史圆板塑性动力响应的解析解。     

轴对称脱层圆板的后屈曲分析

基于Von Karrnan板理论,考虑横向剪切变形,建立了轴对称脱层圆板的后屈曲控制方程．应用正交配点法,将轴对称脱层圆板的后屈曲控制方程、边界条件、以及联接条件转化为非线性方程组,然后进行迭代求解．讨论了不同脱层深度和脱层半径对屈曲及后屈曲特性的影响,发现脱层屈曲荷栽随着脱层深度的减小和脱层半径的增大而减小,后屈曲模态也表现出不同的形式．最后与有关文献的结果进行了比较,二者相当吻合．