自由锚杆中超声导波的衰减特征

为了研究自由锚杆中超声导波的衰减规律,分别制作了长度为800mm、900mm、1100mm、1300mm、1500mm、1800衄、2000mm和2500mm的锚杆。采用虚拟综合测试仪、声发射放大系统、R6et直传感探头和计算机,组装了超声导波无损检测系统。利用该系统分别对制作的锚杆进行了系统的导波测试。结果表明：自由锚杆中超声导波振幅呈负指数分布;不同频率的激发导波在测试频率段内（40-100kHz）波包平均振幅的振幅比均在0．7左右,表明频率对导波衰减的影响不大;不同长度锚杆中波包平均振幅的振幅比也在0．7左右,表明锚杆长度对导波衰减的影响也不大;自由锚杆中导波的衰减,除与材料性质有关外,主要来自于设备本身的系统衰减。研究发现,导波振幅比比振幅绝对值更加稳定、可靠,可用来定量地表示导波振幅的衰减情况。     

有机热载体炉积碳层中超声导波的检测试验研究

阐述模拟积碳层检测的试验装置,研究不同探头间距、不同周期和有无积碳层炉管对超声导波信号的影响。研究结果表明:频率为500 kHz时的L(0,2)模态导波在双层管道中的最佳探头检测间距为35~40 cm,最佳检测周期为5周期;当探头间距为40 cm、检测周期为5周期时,频率为500 kHz激励出的L(0,2)模态在厚度为3 mm的积碳管中的群速度比在空管中的群速度减少7.59%,从模拟试验中验证了可利用超声导波群速度检测积碳层厚度。该研究结果为基于超声导波的有机热载体炉积碳检测研究提供了依据。     

锚杆锚固结构中导波传播的数值模拟

用理论分析、数值模拟和实验测试的方法研究了自由锚杆和锚固锚杆中的波传播特性.研究结果显示在测试激发波的频率范围内(10～100 kHz),锚杆中传播的波是一个和边界条件相关的导波,不同频率的波在锚杆中传播的速度不同.同时分析了采用有限元模拟锚杆中传播的导波时网格密度对模拟结果精度的影响.模拟体波时一般要求在波传播方向上的N值(一个波长内的单元数)大于20,但模拟杆状结构中的导波传播时N值要大于30,并且径向(垂直波传播方向)的N要求比轴向(波传播方向)N值更大.而且模拟不同频散特性的波需要用不同的N值,也就是说对于同一频率的波,频散越大,所需要的N值亦越大.实验室对自由锚杆和锚固锚杆的测试结果与数值模拟的结果取得了很好的一致性.     

端锚锚杆锚固质量检测最佳激发波的数值模拟

研究在检测端锚锚杆锚固质量时的最佳激发波. 针对一种特定型号的端锚锚杆进行数值模拟,确定了数值模拟中不同频率激发波下有限元模型网格的最佳尺寸,得到了针对该型号锚固锚杆质量检测的最佳激发波,在锚杆顶端可以看到清晰的上界面和底端反射波. 利用此最佳激发波对脱锚锚杆进行模拟,可以清楚地看到脱锚段的反射波. 因此,在工程上可以直接使用此最佳激发波对锚固锚杆进行锚固质量检测.      

导波模态类型对锚固锚杆无损检测的影响

纵向模态、扭转模态和弯曲模态超声导波在锚固锚杆结构中衰减的差异性巨大,研究这3种模态超声导波的传播规律对无损检测中测试波的选择具有重要指导意义.应用全局矩阵法的理论计算方法和数值模拟方法分别对这3种模态导波的频散规律和传播规律进行研究,两种方法的研究结果吻合较好.研究结果表明,纵向模态在高频范围内存在衰减为20~44 dB/m的超声导波;扭转模态的所有导波衰减都大于180 dB/m;弯曲模态的导波衰减也大于50 dB/m.因此,纵向模态高频范围的超声导波由于衰减小、易激发等优点可以作为无损检测中的首选测试波.      

锚杆锚固质量的超声导波检测技术研究

采用低频超声纵向导波检测了锚杆的锚固质量.首先研究了调制波类型及激励信号周期数对信号频谱的影响,优选出汉宁窗调制的正弦波信号作为检测信号,然后数值模拟研究了20~100 kHz纵向导波在锚杆锚固段上界面的反射情况,进行了纵向导波在锚杆底端与锚固段上界面反射回波的时间差确定锚固锚杆的脱锚长度,进而确定锚杆的粘结密实度的理论与试验研究,结果表明:随着频率的增大,锚固段上界面的反射回波系数逐渐减小.锚固段上界面反射回波系数的试验与数值模拟结果变化趋势差异较大,原因为传感器具有谐振频率及传感器与锚杆接触面耦合存在能量损失.粘结密实度测定的试验与理论结果吻合较好.      

蜗卷弹簧导波频散特性研究与探头设计

蜗卷弹簧是高压断路器的关键零件,可用超声导波来检测裂纹损伤,超声导波的频散特性研究是影响导波检测的重要因素,也是导波探头设计的基本依据。本文首先推导了蜗卷弹簧的超声导波频散方程,说明理论上无法直接计算得到蜗卷弹簧的频散特性,通过借鉴圆柱壳结构周向导波的频散特性研究方法,把蜗卷弹簧的各圈近似为不同半径的圆柱壳结构、计算得到其频散曲线,从而得到蜗卷弹簧的频散特性,频散曲线表明蜗卷弹簧的形状参数是影响其频散特性的主要因素。以蜗卷弹簧外圈为例,计算了频率和探头入射角以及导波模态三者的关系,为导波探头频率选择及楔块角度设计提供参考。     

电力电子器件机械应力波的试验研究

通过测试电路与数字滤波技术,探究了一种电力电子器件关断机械应力波的测量方法;通过信号处理与频谱分析得到了机械应力波的时域和频域特征参数,如幅值、峰峰值、峰值频率和频率范围.研究结果表明:合理设置采样阈值和阻带频率能够测量机械应力波;IKW40T120型IGBT器件在关断40 A电流时,关断机械应力波的幅值为5.2 mV、峰峰值为9.6 mV,时域波形约持续100μs且振幅衰减,其幅值频谱明显存在3个频率段,分别为20～100 k Hz、150～200 kHz和290～310 kHz,每个频率段具有1个峰值频率点,分别为54 kHz、163 kHz和299 kHz,几乎呈现1倍、3倍、5倍频关系,三峰值频率点对应的峰值差异较大,分别为1.24 mV、0.69 mV和0.36 mV.     

超声导波管道检测中导波模态及频率的选择

长距离管道超声导波检测技术是一种新的管道无损检测技术,可以对常规方法无法接近的管道进行快速检测,工程应用前景非常广阔．本文对管道超声导波检测过程中传感器的数量和布置间距对榆出导波信号的影响进行了讨论,并以纵向轴对称导波L(0,2)为例,就导波模态及频率的选择对检测效果及一次性检测长度的影响进行了研究．综合多方因素选择的最优试验频率即可作为现场管道试验的检测频率．     

超声水解法制备纳米二氧化钛

以TiCl4为钛源,水解过程中施加超声辐照,室温条件下制得了5～6nm锐钛型TiO2.超声波频率为40kHz时,最佳超声水解条件为超声功率50W,超声时间40min,超声介质温度25℃,该方法具有较好的重复性。     

波导管中电磁波的平面波分析

以TE10和TM11型的波为例,探讨了将矩形波导管中的电磁波分解为平面波的问题．由于平面电磁波表达式简单,性质易于理解,作这种分解对科研和教学有一定的实际意义．     

引力波应该是非线性波

基于非线性引力场方程的引力波一般应该是非线性波,具有某些不同于电磁波的特性,笔者对此定量讨论了方程的一些解,指出了引力波的非线性特性来源于引力场的非线性本质.     

任意波面的基元波分解

提出了对任意波面以不同波数（长）基元波叠加表出的方法，在数学上它可归于函数展开或逼近。当给定K个点上的波面值后，利用所提出的基元波分解形式，可以由最小二乘法确定相应的系数值。通过对几种典型问题（其中包括水下点源兴波）的算例表明此方法是有效的。在水波问题研究中该方法具有广阔的应用前景。     

广义非线性超弹性杆波动方程的行波解

研究了广义非线性超弹性杆波动方程ut-utxx 12g′(u)ux=γ(2uxuxx uuxxx)行波解的存在性,这里t∈(0, ∞),x∈(-∞, ∞),g(u)是关于u的多项式.通过讨论方程的极限零点和非极限零点,获得了保证其行波解存在惟一性的充分条件.     

长短波相互作用方程组的周期波解

F-展开法，可看作是Jacobi椭圆函数展开方法的概括或浓缩。利用该法求出了长短波相互作用方程组的许多新的由Jacobi椭圆函数表示的周期波解。当模趋于1时，也得到了孤立波解。     

波动方程组的椭圆余弦波解

利用Jacobi椭圆函数得到了非线性波动方程ht (hu)x uxxx=0 uxxt-ut-hx-uux-0 ut hx uux=0 ht ux=0的椭圆余弦波解及若干性质。     

离子声波方程的显式行波解

采用约化摄动法将离子声波方程化为kdv方程,引入一个新的变换,并选取准确的试探函数形式,可简捷获得kdv方程的孤子解及离子声波方程的孤波解,所得结果与已有结果完全吻合.该孤波解揭示了波的振幅、波速以及孤子宽度之间的相互关系.     

离子声波方程的显式行波解

给出一种求解非线性发展方程离子声波方程行波解的一种新方法,由约化摄动法将离子声波方程可化为kdv方程,用双函数法可获得kdv方程的多组行波解,从而可得离子声波方程的新孤波解,该孤波解揭示了波的振幅、波速以及孤子宽度之间的相互关系.     

如何求解平面简谐波的波动方程

推导出了具有一般形式的平面简谐波的波动方程，利用此公式求解波动方程简单而且准确。     

波浪流谱图与桩柱上波力的计算

本文利用实测的波浪流谱图,分析了实际的波面、水质点轨迹速度和加速度场,再根据实测的孤立桩柱上的波力过程线,正确地计算了波力系数C_d、C_m的历时过程线、平台或深水开敝码失上群桩总波力。