流体饱和的多层多孔媒质中的漏兰姆波

A general model for describing leaky Lamb wave propagation in multi-layered fluid-saturated porous media immersed in liquid is proposed in this letter. Numerical results of leaky Lamb wave modes in a fluid-staurared porous plate immersed in water are presented. A new symmetric Lamb wave mode S01 is discovered. Some characteristics of leaky Lamb modes in layered porous plate are also discussed.     

液—固密度比对漏Lamb波色散特性的影响

基于对液体载荷固体板中漏ｈａｍｂ波传播模复波谱的计算，研究了液—固密度比对漏Ｌａｍｂ波色散特性的影响．计算结果表明，当液体密度接近固体密度时，一般认为的漏Ｌａｍｂ波和自由界面的Ｌａｍｂ波色散曲线基本一致的假设是不正确的．增大液—固密度比将导致漏Ｌａｍｂ模之间的相互作用，并发生部分漏Ｌａｍｂ模的重合、互易和分离现象．当液体密度从极稀薄向极稠密交大时，漏Ｌａｍｂ波的色散曲线从自由界面的Ｌａｍｂ模向法向位移为零的滑移突持边界条件的情况过渡．     

压电晶片激发理想流体中各向异性板的泄漏Lamb波

基于流固耦合理论,采用有限元方法,建立压电激发理想流体中各向异性板的泄漏Lamb波的数值模型.数值模拟研究单向纤维增强复合材料中的泄漏Lamb波的色散和衰减特征,得到了全波场数值解,进而分析了不同激励频率,不同纤维取向对波形的影响.结果表明:理想流体中各向异性板的泄漏Lamb波可存在非色散,衰减较小的So模态和色散,衰减较大的Ao模态;通过选择激励频率可以选择合适的传播模态.材料纤维取向不同会影响泄漏波形的传播速度以及色散和衰减特性.数值模拟建立了激励源、材料参数以及相应波形之间的定量关系,可为泄漏Lamb波技术应用于NDE和NDT提供理论参考.     

声波在液浸多层多孔介质中的反射和透射

根据Biot多孔介质声学理论和多孔介质界面条件,从理论和实验上研究了声波在液浸层状多孔介质中的反射和透射.从导出的计算公式可知,声波的反射、透射系数与声波的频率、入射角及各层多孔介质参数(厚度、孔隙度、弹性参数等)有关.对水浸单层多孔介质板的参数进行的计算表明,当介质板厚与声波波长呈一定比例时,反射系数、透射系数能取得极值.用实验测量方法对这一结论进行了验证,实验结果与理论预测结果相吻合.     

管道中Lamb波两维FFT模式分析

利用两维FFT对管道中传播的Lamb波模式进行了分析。两维FFT系统包括激光探针，数字示波器，移动平台，计算机等。由激光探针实现空间采样，由数字示波器实现时采。借助于本系统，我们从实验上分析了铝管中传播的Lamb波模式。实验结果与理论计算比较可以看出，两维FFT方法可以有效的管道中传播的Lamb波模式进行定量分析。同时可以看出边缘激发的方法可以用于实现单一模式的激发。     

两种新的不稳定渗流点源函数

对两类有直线型补给边界的一维不稳定渗流问题进行了研究 ,给出了直线型补给边界的定义和表达式。应用积分变换方法解析求解两类一维有源和补给边界的不稳定渗流问题 ,得到两种新的不稳定渗流点源函数 ,该函数可直接用于构造试井分析的数学模型。以改进的矩形油藏试井分析数学模型为例 ,说明了新点源函数的应用方法和表现特征。分析和计算结果表明 ,渗透系数θ反映了补给边界相对渗透能力 ,而传统的定压、封闭边界是直线型补给边界的极限形式 ,渗透系数取给定值时的压力诊断曲线位于定压和封闭边界两种情形之间。     

柱状多孔媒质结构中声导波

根据Ｂｉｏｔ多孔媒质声学理论及多孔媒质界面边界条件,导出了腔内为流体的柱状多孔媒质结构中任意周向波数声导波的广义色散方程。数值计算了其中轴对称和非轴对称声导波的色散特性,考察了流体多孔媒质界面特性及多孔媒质中慢纵波对声导波色散特性的影响。结果表明,利用Ｂｉｏｔ多孔媒质声传播模型和多孔媒质界面边界条件,可以求得柱状多孔媒质结构中任意周向波数声导波的色散特性     

基于波包能量的裂纹扩展监测实验研究

采用主动Lamb波监测技术对铝板结构中的疲劳裂纹扩展进行了实验研究.首先通过布置在结构中的压电片激发并采集Lamb波信号.然后分别把Lamb波信号的原始信号、信号包络及其特定尺度上的小波系数模值定义为波包,并建立了不同定义下波包能量的计算公式.将结构在裂纹扩展过程中传感器所接收的Lamb波So模式波包能量与健康状态下所得到的波包能量进行对比,得到每个裂纹扩展阶段的能量差,将其归一化后得到相应的裂纹损伤特征参数.最后通过实验分析得到该损伤特征参数与裂纹扩展程度之间的对应关系,从而揭示出Lamb波随裂纹扩展的变化规律.实验结果表明,利用上述方法所得到的裂纹损伤特征参数随裂纹扩展表现出特定的变化规律.该规律对于裂纹监测的进一步研究具有促进作用.     

超薄双层胶结复合结构低频超声类兰姆波定征方法

提出用低频超声类兰姆波定征方法来估计超薄双层胶结复合结构各层的纵波声带、横波声速、厚度和密度等参数,采用超声耦合剂耦合方式,结合超声漏类兰姆波频哉分析方法获取复合结构类兰姆波色散曲线,提出以色散特性为基础的低频超声类兰姆波定征方法和在最小二乘意义下以色散同工线为基础的反向算法对超薄双层胶结复合结构进行参数估计,进上步分析了影响估计准确性的各种因素,研究了低频超声类兰姆波定征方法对超薄双层胶结复合结     

激光激发瞬态Lamb波的实验检测与数值模拟

为研究板材中Lamb波的产生和传播特性，该文提出了采用光纤耦合反射式光束偏转技术进行探测的方法，讨论了这一测试方法对应的原理。进而用有限元方法对激光融蚀机制下激发的Lamb波的演变过程进行了数值模拟。所获得的实验结果与数值计算波形图基本一致，证明该文所提出的测试方法在激光超声检测领域具有应用价值。     

图像合成在超声兰姆波层析成像中的应用

在兰姆波层析成像中, 由于数据采集系统结构的局限性,致使所得数据不完全,从而引起重建图像的质量下降.图像合成是一种重要的增强图像信息的方法.将图像合成技术引入兰姆波层析成像中,在不同换能器布置方式下对含缺陷板材进行采样,并利用联合迭代重建(SIRT)算法重建缺陷,然后使用均值合成、平方根均值合成和几何均值合成法分别对所获得的图像进行合成.实验结果显示,合成之后的图像视觉上更接近于缺陷的真实形状,而通过对图像质量参数的定量化分析进一步证实了合成之后的图像质量得到显著改善.     

饱和流体多孔介质中的声传播

饱和流体多孔介质中声传播的Biot理论在地震勘探、声波测井资料解释中具有极大的应用价值。本文简要回顾了Biot理论、估计复合介质等效弹性模量的自洽理论、多孔介质界面波理论及支持这些理论的实验,并评价了多孔介质声学理论的研究、应用现状,强调了这种研究对资源的声波勘探的重要性。     

Lamb Wave Arrival Time Extraction Using Hilbert-Huang Transform for Improved Tomography Image

Travel time Lamb wave tomography has been shown to be an effective nondestructive evaluation (NDE) technique for plate-like structures.The methods used previously to extract arrival times of the fastest or multi Lamb wave modes are mostly based on various time-frequency methods such as Wigner-Ville distribution,short-time Fourier transform,and recently explored wavelet transform(WT).Frankly speaking,uses of these signal processing methods improve the accuracy of the arrival time extraction to a great extent...     

多孔介质声波传播

基于二维有限差分给出了Ｂｉｏｔ声波方程的一种数值解方法，模拟了声波在多孔介质中的传播。研究发现，骨架和粘滞性孔隙流体中，同时存在两种纵波，即快纵波和慢纵波，两种纵波骨架振动势函数与流体相对骨架振动势函数相不同，幅度也不同；但具有相同的传播速度，粘滞性和渗透率主要影响能量传播；孔隙度和骨架弹性参数主要影响波速；慢纵波和界面波的存在是地震波能量损失的重要原因。     

层状介质波动问题的时域边界元模型及实验

建立了研究层状介质波动问题的时域边界元计算模型。为考察其精度和稳定性 ,对受冲击载荷作用的简单分层平板同时进行了动态光弹性和动态焦散线实验。由动态光弹性实验获取的系列双折射条纹相片反映出波动在层状介质中的传播、反射和透射特性 ,而动态焦散线实验为相应的时域边界元计算提供了精确的冲击载荷曲线。通过比较分别由实验和计算得到的在多个测点处双折射条纹级数的变化历程 ,对上述计算模型的适用性和可靠性进行了验证     

瑞利波泄漏模式的模拟研究

瑞利导波相速度频散曲线有时会出现截止或截断现象,此时必须考虑泄漏模式波的存在,如何快速求取泄漏模式波的相速度大小是研究的核心问题．采用添加附加层的方法,使瑞利波实频散方程求根的范围包含所有的层速度区域,从而可用Abo—zena,Menke和Bixing Zhang等学者研究过的传递矩阵理论,利用二分法求解相速度大小,即用导波来模拟计算泄漏模式波相速度大小．从模拟计算结果来看,附加层法不仅能模拟出原模型的实数导波,而且还能计算出泄漏模式波的变化．由此可见,用附加层法来计算瑞利波的泄漏模式是可行的;同时,若将该方法应用于瑞利波勘探的反演,它不会增加未知数的个数。     

基于波包分解的主动Lamb波结构损伤监测方法

主动Lamb波结构健康监测研究中,监测信号的质量易受到环境参数变化以及人为操作误差的影响。在分析Lamb波传播特性以及主动Lamb波结构损伤监测技术原理基础上,研究采用波包分解方法获取Lamb波损伤散射信号。通过相关运算,从损伤结构响应信号中分离出健康响应信号部分,实现损伤散射信号的获取。给出了方法的基本原理和实现过程。结合时间反转损伤成像监测方法,在真实环氧玻璃纤维复合材料板结构上进行了实验验证,并与传统损伤散射信号获取方法进行了对比。实验结果表明,该方法能够较好的消除环境参数变化等误差对监测信号带来的影响,具有较好的实用性。     

Wave Damping and Refraction-Diffraction Due to Variable Depth Porous Bottom

The refraction-diffraction of surface waves due to porous variable depth has been the subject of many investigations. In the present study, we extend the boundary-value problem of impermeable varying topography to that of a variable depth porous seabed, which is the situation most likely to be encountered in practical problems of coastal engineering. A wave-induced fluid motion is applied to the porous bottom, while the well-known linear potential theory is applied to the free-water above the bottom. Eigenfunction expansions are employed to derive the matching condition and the so-caUed modified dispersion relation. As a result of the porous bottom, the wavenumber becomes a complex value, of which the real part represents the spatial periodicity while the imaginary part refers to the energy dissipation. The characteristics of water waves over a porous bottom are studied in detail. By neglecting the non-propagating modes which only have a local effect and damp exponentially with distance, we derive a mathematical model to represent the characteristics of both the wave refraction-diffraction and wave-damping. The developed model is applied to the damping problem of waves over submerged porous breakwaters.     

基于固体软板与空心圆柱双负声超常材料实现

在环氧树脂软板中周期性引入钢柱,利用其表面模集体共振激发,实现了负的有效质量密度响应.在空心钢柱周期性切缝构造亥姆赫兹共振腔结构,实现了负的体模量响应.复合以上2种结构,实现了质量密度和体模量同时为负的双负声超常材料.与现有的基于三维共振单元的双负材料相比,这种基于二维共振单元的双负超常材料结构更简单,易于制备.     

铝板材电磁超声兰姆波换能器的有限元分析及优化设计

电磁超声兰姆波换能器由于其激发的兰姆波具有多模式、频散性和信号较弱的特点,在一定程度上限制了其发展及应用。针对增强电磁超声兰姆波信号强度问题,提出了一种优化设计方法。通过在永磁铁和线圈之间加入超微晶叠片来减小永磁铁表面的涡流,增加试件中的涡流,同时改善静磁场的分布,从而增强铝板中的信号强度。重点研究了超微晶对电磁超声信号的影响,采用有限元软件进行仿真分析,并进行了实验验证。实验结果表明,该优化方法能够有效增强兰姆波信号强度。