激光热弹激励流-固界面波声场的数值模拟

利用热弹体运动方程和热传导方程耦合问题的变换域解,求解其极点留数的解析表达式.通过数值求根方法,得出铁-水、铝-水、铁-空气、铝-空气这4种流-固界面波的速度值,从而得到4种界面各界波相应的极点留数值.用快速傅立叶变换(FFT)技术得到脉冲激光线源热弹激励时流-固界面波瞬态位移波形.计算结果表明,这2种界面波不但存在于液-固界面,而且存在于气-固界面,但这2种流-固界面上波成分的相对幅度、脉冲持续时间不同.     

激光在气-固界面激励泄漏Lamb波的数值模拟与实验检测

以激光超声的热弹激发机理为基础,采用有限元技术求解热传导和热弹体运动的流．固耦合问题,得到了脉冲激光线源激励下气．铝界面上的瞬态泄漏Lamb波波形．在实验上,建立了基于光偏转原理的泄漏Lamb波探测装置,探测了脉冲激光在气．铝界面上激励泄漏Lamb波的实验波形．以数值计算和实验数据为基础,通过波形的相位谱和振幅谱分析了泄漏Lamb波的色散特性和衰减特性．     

脉冲激光线源热弹激励的圆柱表面波声场

将脉冲激光线源的热弹激励等效为一横 (S)波源的切变效应 ,导出了光激圆柱声场的积分表达式 ,采用留数理论进一步得出了圆柱表面Rayleigh波声场的表达式 ,用数值求导和快速傅立叶变换 (FFT)技术数值计算了铝圆柱Rayleigh波的瞬态位移波形 .计算结果表明 ,圆柱Rayleigh波在传播距离较小时 ,与平界面Rayleigh波相似 ,随传播距离的增加 ,由于频散加剧 ,Rayleigh波形状、相位逐渐发生变化 .     

激光激发干涉仪检测涂层/基底的黏结特性

将脉冲激光器产生的激光直接照射到环氧涂层/铝基底的界面激发声波,并在铝基底的后表面上利用光学干涉仪对位移进行检测.实验结果表明,直达波和反射波的幅度比值与界面黏结质量相关,利用该方法可对类似结构的黏结质量进行评价分析.     

超声界面波在充液双金属复合管道中的传播特性分析

随着管道运输行业的发展,复合管道越来越多地应用于机械、能源、化工等领域.利用超声界面波对复合管道的界面位置进行损伤探测成为机械装备超声无损检测研究的新方向.以充液金属复合管道为研究对象,采用多物理场有限元分析软件建立了充液复合管道的有限元模型,利用电信号激励超声界面波,分析了超声界面波在管道中的传播特性,并分析了不同液体对超声界面波的影响.结果表明:与空的复合管道相比,超声界面波在充液复合管道中的传播特性差别明显.在充液双金属复合管道中,超声界面波一部分来自初始激励,另一部分来自液体中激励的超声导波;随着传播的进行,初始激励的超声界面波迁移至固液界面处,形成固-液界面波,并逐渐泄漏至液体中;液体中的超声导波每经过一次管道壁面反射,在固液界面处形成一股新的固-液界面波,从而形成等间隔传播的固-液界面波群组.液体密度影响界面波的能量分布:液体密度越大,界面波能量越分散;液体的纵波波速影响固-液界面波的形成速度:纵波波速越快,固-液界面波形成越快.研究工作和分析结果可为管道损伤检测提供理论依据.     

脉冲激光线源热弹激发超声导波的数值研究

考虑激光作用过程中材料热物理参数随温度变化的非线性效应,在两维平面内建立了平面应变有限元模型,基于热弹耦合理论数值模拟了脉冲激光线源辐照金属铝板表面激发超声导波的物理过程.数值模拟分别得到了脉冲激光线源在厚度为1 cm与0.2 mm的铝板中激发出的声表面波与Lamb波的时域波形.其中声表面波包括掠面纵波、表面横波与瑞利...     

金刚石产品的脉冲激光制备与应用

详细介绍了用脉冲激光法制备金刚石产品的发展过程 ,并总结了脉冲激光沉积 (PLD)、液体靶脉冲激沉积 (LYPLD)以及脉冲激光诱导液 -固界面反应 (PLIIR)等几种典型的实验方法、实验装置以及所取得的成果 在脉冲激光沉积法 (PLD)制备金刚石薄膜方面重点总结了最近比较新颖的液体靶脉冲激光沉积技术 ,而在金刚石纳米晶的制备方面综述了脉冲激光诱导液 -固界面反应法 ,此法在制备亚稳态纳米晶体方面显示出了较独特的优越性 图 4,参 1 6     

激光薄膜层裂技术的理论建模及相关诊析技术

以定量检测Al2 O3薄膜 /steel体系薄膜界面动态结合强度为目的 ,应用改进激光层裂装置 ,利用高功率脉冲激光冲击薄膜表面能量吸收层产生向基体内部传播的高幅应力波 在自由表面应用激光探针对心记录到达该面的应力波引起的振动位移 通过应力波分析、数据处理和数值模拟 ,建立了应力波传播与衰减模型 经过应力波相关技术表征 ,建立了关于界面损伤发展的 3个阶段 :初始脱粘、裂纹扩展、薄膜剥离的新的层裂判别准则 同时 ,根据应力波的到达时间和衰减方式 ,提出估计层裂面尺寸的计算方法     

界面多个共线裂纹对SH波的散射及其动应力强度因子

采用Green函数的方法,研究界面多个共线裂纹对SH波的散射问题.利用半空间水平面上任意一点的,承受时间谐和的,出平面线源载荷作用的位移函数;采用沿界面剖分的方法,构造界面多个共线裂纹的散射模型;并利用界面上的连续条件,建立待定外力系的定解积分方程组,进而求得裂纹尖端的动应力强度因子.讨论了界面两个共线裂纹与SH波的散射结果,给出了裂纹尖端动应力强度因子随介质参数变化的分布规律.     

激光超声测量金属材料弹性常数实验与有限元分析

利用激光诱导产生的多种模态超声波的波速反演金属铝板的弹性常数.实验中将脉冲激光聚焦成线源在铝板表面诱导超声波,采用双通道非接触接收表面波的时域信息并测算其速度.在有限元分析中,将激光等效为时间和空间上均满足高斯分布的脉冲载荷,建立热力耦合分析模型对激光诱导超声波的过程进行模拟,提取超声信号的时域信息并计算表面波和纵波速度,利用声弹性方程得到铝的弹性常数.数值结果与理论值相吻合,表明建立的激光超声力学模型能够有效模拟激光诱导超声波的物理过程,为进一步利用激光超声技术研究材料力学性能提供了依据.     

热冲击下粘-弹塑性材料的热空化

理论分析了粘-弹塑性材料的热空化问题.引入对数应变描述塑性区域不可压理想大变形,在粘弹性区采用了小变形理论,由此给出了含单一微孔无限大粘-弹塑性介质中微孔增长问题的数学模型,通过积分方法得到了微孔增长问题的解析解,并推导出了动界面的非线性演化方程.数值算例分析了铝合金材料的热冲击温度、升温率、粘性等因素对于动界面移动规律和微孔动态增长的影响,并且得到了热空化临界温度.      

激光薄膜层裂技术的理论建模及相关诊断技术

以定量检测Al2O3薄膜／steel体系薄膜界面动态结合强度为目的,应用改进激光层裂装置,利用高功率脉冲激光冲击薄膜表面能量吸收层产生向基体内部传播的高幅应力波。在自由表面应用激光探针对心记录到达该面的应力波引起的振动位移。通过应力波分析、数据处理和数值模拟,建立了应力波传播与衰减模型。经过应力波相关技术表征,建立了关于界面损伤发展的3个阶段;初始脱粘、裂纹扩展、薄膜剥离的新的层裂判别准则。同时,根据应力波的到达时间和衰减方式,提出估计层裂面尺寸的计算方法。     

弓形结构冷原子干涉重力测量精度分析

为了提高冷原子干涉测量重力的精度,提出了一种弓形结构干涉方案.该方案通过改变施加在冷原子上的Raman脉冲的方向和数量,构造出弓形结构的干涉路径.根据激光传播相位得到干涉相位差和重力加速度的线性关系,其比例系数决定了干涉仪的灵敏度;利用费曼路径积分的方法计算原子波包的传播相位,并应用微扰理论分析重力梯度误差和地球自转误差;使用矩阵方法分析原子波包干涉不重合误差.与Mach-Zehnder型和四单向脉冲干涉仪相比,弓形结构的重力梯度误差和波包不重合误差均得到降低.又推导了含有多个弓形结构的干涉仪相位差与光脉冲相位和重力加速度的关系式,发现随着弓形结构数量的增加,干涉仪的灵敏度不断提高,但其提高的程度递减.     

降低固-固界面热阻方法研究进展

降低固-固界面热阻法是一种高效且应用广泛的减小器件传热阻力的方法。根据固-固界面状态增加界面的有效接触，可强化界面热传导。首先，概述了固-固界面热阻的产生机理；其次，梳理了界面状态（平面接触和沟槽接触）、粗糙度、界面压力、热界面材料等固-固界面热阻影响因素的作用机制；第三，介绍了降低固-固界面热阻方法的最新进展；最后，分析了降低固-固界面热阻研究存在的问题，并对其研究前景进行了展望，提出未来应从界面结构、压力/平面度、固-固接触材料本身的物性参数、超薄黏合层热界面材料等单独或共同作用的方向上深化降低界面热阻的研究，为其在强化电子散热领域的应用提供理论和实验支持。     

脉冲激光诱导液—固界面反应机理研究

研究了脉冲激光诱导液－固界面反应制备亚稳态材料的反应机理,认为在制备亚稳态化合物的过程中存在以下三个反应过程：（Ⅰ）脉冲激光与液－固界面作用产季大量的蒸发物;（Ⅱ）脉冲激光与蒸发物进上步作用产生等离子体;（Ⅲ）等离子体相互作用以及快速淬灭生成亚稳态材料。     

SRB与LRB隔震连续梁桥地震响应对比研究

为研究SRB与LRB隔震连续梁桥地震响应的差别,根据G-C模型模拟SMA丝的热力学本构关系,采用Bouc-Wen模型模拟LRB力-位移的滞回非线性特性,通过对结构的离散建立了全桥有限元计算模型,分别编制了求解SRB和LRB隔震结构非线性运动方程的时程分析程序.利用自编程序并结合算例对不同地震激励下的非隔震、SRB和LRB隔震模型进行了时程对比分析.分析结果表明:在非低频脉冲波激励下,采用SRB与LRB隔震,梁体位移虽被放大但均在限值范围内,其它关键部位的地震响应均明显降低;在低频脉冲波激励下,SRB的隔震效果同样显著,但LRB隔震桥梁的地震响应比隔震前有明显放大,梁体位移超出了限值范围.     

高炉三维气固湍流和煤粉燃烧过程数值模拟

基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程和动量方程以及拉氏颗粒能量和质量变化方程,建立并发展了高炉风口回旋区湍流气固两相流动和煤粉燃烧的三维数学模型.用所建模型分别对冷态模型内气固两相流动和某企业750 m3高炉风口回旋区内的气固两相三维流动与煤粉燃烧进行了数值模拟.采用三维激光相位多普勒分析仪(PDA)对冷态模型内气固两相流场进行了测量,实验结果与冷态两相流动的模拟结果基本一致.热态模拟结果给出了气相温度和组分浓度分布,模拟结果与实验测量结果较吻合,揭示了风口回旋区内气固两相流动和煤粉燃烧的基本性质和特点.     

轴向环形界面裂纹的弹性波散射

自从１９７９年Ｎｅｅｒｈｏｆ首次研究了加层半空间中有限宽平面界面裂纹对Ｌｏｖｅ波的散射问题以来，界面裂纹的弹性波散射问题为众人所日益关注．近年来在这方面已有了一系列的研究工作．然而，其中大多数处理的是分层介质中的平面界面裂纹问题．本文考虑了轴向环形界面裂纹与弹性波的相互作用问题．利用Ｆｏｕｒｉｅｒ积分变换，将问题演化为一组对偶积分方程，并借助于雅可比多项式，给出了问题的级数解，最后得出了散射场在裂纹尖端附近的应力强度因子及远场位移模式的表达式，并对散射场的近场及远场特性进行了分析     

两相材料倾斜裂纹的界面应力场

采用Muskhelishvili复变函数的方法,将两相材料倾斜裂纹问题归结以裂纹表面位错密度函数和未知量的Cauchy型奇异积分方程的求解。通过Cauchy型奇异积分的主部分析,得到倾斜裂纹接触界面时性态指数的特征方程,给出的数值结果可对奇异积分方程进行数值求解。根据两相材料倾斜裂纹在界面上产生的应力场与位错密度函数的关系,得到界面常规应力场及奇性应力场表达式。最后对两相材料的界面应力场进行了数值求解和分析,数值结果令人满意。     

周期性固—气粗糙界面的超声波衍射

建立了基于模式匹配法的周期性固－气界面声波衍射理论模型,其求解稳定,精确,优于直接边界积分法,采用该模型进行银－气锯齿界面的超声频谱预测,结果表明,周期性粗糙界面导致在某些频率处的反射叔谱奇异极小值为波型转换的结果。