人工电磁超材料的电磁波调控特性

人工电磁超材料具有自然界材料所不具备的电磁参数,并且拥有可设计性和可灵活调节性质,可实现对电磁波传播性能进行新的调控,是近年来的研究热点.本文介绍了一系列运用人工电磁超材料调控电磁波传播的功能器件,包括非对称电磁波传输器件、可调节电磁波吸波结构、电磁波极化调制器件,磁性光子晶体、磁性左手材料和基于超导薄膜的太赫兹人工电磁超材料,这些器件运用人工超材料的特殊物理特性和参数可设计性,具有全新的功能和优势,有效提高了对电磁波的调控能力.     

空间多点地震激励下简支梁桥碰撞响应数值模拟

为研究桥梁结构在空间多点地震激励下的碰撞响应，采用LS-DYNA建立了两跨简支梁桥三维精细化有限元模型，考虑了相邻桥跨之间面-面碰撞及偏心碰撞效应，计入了板式橡胶支座系统的非线性、钢筋混凝土在碰撞荷载作用下的材料非线性和应变率效应，详细分析了空间多点地震下桥梁上部结构的碰撞响应，研究了双向多点地震激励及局部场地效应对碰撞响应的影响。研究结果表明，碰撞会导致伸缩缝处桥梁上部结构的局部破坏；双向多点地震激励引起的桥梁偏心碰撞响应导致碰撞次数增加，但减小了碰撞力；局部场地效应对桥梁上部结构碰撞响应影响较大，基础场地条件越差，上部结构碰撞响应越大，碰撞引起的梁端局部破坏越严重。     

三用工作船与平台桩柱侧碰时船体结构的动力响应分析

侧碰状态是三用工作船与海上平台桩柱碰撞中最危险的工况之一.文中采用结构有限元分析对侧碰状态下船体碰撞区的结构动力响应进行时域数值仿真,对侧碰过程中船体结构损伤变形的动态变化、碰撞能量的转换、造成船体结构破坏的主要原因、结构破坏特征与破坏形式、碰撞区不同结构抵抗撞击力所起的作用等进行观察,并对侧碰工况下船体结构碰撞损伤的力学机理进行研究.数值仿真结果表明:碰撞引起的船体结构损伤表现出一种明显的局部影响特征,结构的损伤主要发生在碰撞区内和附近区域,远离碰撞区域的构件受碰撞作用的影响很小;发生侧碰造成结构破坏时,撞击船运动动能主要转变成为以碰撞区舷侧结构的拉伸、弯曲、褶皱、结构破坏等为表现形式的舷侧结构内能,碰撞区平行结构组比垂向结构组承担了更多的碰撞载荷.     

高速冲击条件下玻璃材料的破坏分析

分析了玻璃材料在高速冲击条件下的破坏波现象,对破坏波的传播机制及其动态特征以及破坏层的性质进行了研究。在实验分析的基础上提出了一种由偏应力冲量决定的损伤累积模型,并采用Heaviside函数来描述材料内部的破坏迟滞现象;数值模拟了破坏波的传播过程、破坏层的横向应力和纵向压缩应变的演化特征,并得出了反射稀疏波在破坏层边界再次反射后破坏波传播速度下降的结论。     

带间隙双层套筒多次内碰撞的若干研究

该文应用应力波理论，研究了筒间存在间隙的双层套筒的多次内碰撞问题。通过不同的结构尺寸、不同间隙量下的分析与计算，探讨了多次内碰撞对界面撞击压力、撞击应力和撞击振动响应的影响，初步分析了响应频率与间隙量之间的关系。结果表明，多项内碰撞引发了变化较为剧烈的界面撞击压力，并引起高频振荡的应力；间隙量对套筒的动态响应影响明显，响应主频率可能存在突变的分叉点。     

极端冲击条件下脆性破坏的物理机制

对近十年来玻璃和陶瓷介质在极端冲击条件下的实验研究,破坏现象和物理模型进行了总结,重点分析了低于Ｈｕｇｏｎｉｏｔ应弹性极限时玻璃介质中的玻破坏波现象和陶瓷听拉伸／压缩损伤过程,指出Ｒａｓｏｒｅｎｏｖ的表面微裂纹扩展和Ｃｌｉｆｔｏｎ的相变机制在解释脆性材料破坏过程中的合理性及其不足之处,分析了Ｅｓｐｉｎｏｓａ的微裂纹多面模型和Ｐａｒｔｏｍ的自持续破坏波模型在模拟玻璃介质中的破坏波现象时存在的主要问题     

单涂层吸波材料的优化设计及偏差研究

本文通过对单涂层吸波材料内电磁波传输损耗机理的细致研究，提出了单涂层吸波材料优化设计的两项原则。结合具体实例详细说明这两项原则的具体应用，最后讨论涂层电磁参量在偏离匹配条件的情况下，对涂层吸波性能影响的具体结果分析。图３．表１，参３。     

影响钢筋混凝土结构桥梁耐久性的因素分析

由于钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土两种材料构成的,因此其耐久性破坏一般是从混凝土或钢筋的材料劣化开始的。从混凝土结构耐久性损伤的机理来看,可以将其材料耐久性损伤分为化学作用引起的损伤和物理作用引起的损伤两大类。由化学作用引起的材料损伤主要有：混凝土碳化、混凝土中的钢筋锈蚀、碱-集料反应及混凝土的化学侵蚀,由物理作用引起的材料损伤主要有：混凝土冻融破坏、磨损、碰撞等。在大气环境条件下,对于钢筋混凝土桥梁的材料损伤形式,主要是：混凝土碳化、混凝土冻融破坏和钢筋的锈蚀。     

吸波材料的物理机制及其设计

吸波材料是一种重要的军事隐身功能材料,其机理本质上是电磁波与物质相互作用,入射的电磁波通过介质最大限度地转变成热能或其他形式的能.评价吸波效能的主要参数是损耗因子、复介电常数、复磁导率.作者用简单的等效电路分析了材料吸波机制,阐明了这些参数的物理意义,定性地给出了吸波材料的设计方向.分析结果表明吸波材料的电磁损耗机制分为3种类型,即电阻损耗型、介电损耗型和磁损耗型;设计吸波材料时要综合考虑损耗吸收和波阻抗匹配2种因素;多元复合尤其是纳米无机物与有机聚合物复合,将3种损耗有效结合,并尽可能阻抗匹配,这是实现轻质、强吸收、宽频、微波红外隐身兼容且综合性能好的吸波材料的有效途径;研究材料的吸波特性还必须从微观层次上用量子理论分析材料对电磁波的基本吸收过程.     

微波吸收剂吸波性能对比分析

为了对比不同类型微波吸收剂及其混合物的吸波性能,利用MG公式,计算了X波段电阻型碳纤维吸收剂和磁介质型铁氧体吸收剂在不同配比下的混合物的等效电磁参数,并分别分析了其吸波性能。通过对比材料的阻抗匹配特性和衰减系数表明,在铁氧体中添加碳纤维并不能提高吸波性能。虽然混合吸收剂兼具电损耗和磁损耗,可以增强对电磁波的衰减,但是由于一般的电性材料具有较高的介电常数,掺杂磁性材料会破坏材料的阻抗匹配特性,使得表面反射增强,吸波性能得不到改善。     

微波电磁超材料设计与应用研究进展

电磁超材料在二十多年的发展历程中,引发了学术界和产业界的广泛关注,在军事、民用等领域扮演着重要的角色.电磁超材料可以突破传统电磁器件电磁响应的局限,具有自然媒质所不具备的电磁特性.电磁超材料对不同频段的电磁波均具备优异的操控能力,进而演化出了多样化的电磁超材料功能器件.随着应用需求的不断提升,电磁超材料结构日趋复杂,功能趋向多元化.新材料与新工艺在电磁超材料中的融合应用不断涌现,以人工智能和优化理论为驱动力的超材料设计方法学研究蓬勃发展.本文结合近年来涌现出的研究成果和行业发展状况,简要总结了微波领域电磁超材料的发展应用态势.同时本文以近年知网论文数据库中收录的4949篇电磁超材料论文作为语料库,利用长短期记忆网络模型,从大数据角度,统计归纳了当前国内电磁超材料发展趋势.为从事本领域研究的科研人员提供了可资借鉴的方向展望.     

冲击载荷作用下玻璃和陶瓷材料失效模式对比研究

针对玻璃和陶瓷两种材料的不同失效模式,及陶瓷中是否存在失效波现象的问题开展了数值模拟工作,得到了陶瓷和玻璃两种脆性材料在冲击载荷作用下不同的动态响应情况,从材料细观结构的角度出发,对产生不同结果的主要影响因素进行了分析,解释了相同实验条件下,陶瓷材料中没有观测到表征失效波现象的再压缩信号的原因. 分析结果表明,与能够产生失效波的玻璃材料相比,由于陶瓷材料在细观尺度上存在着尺寸较大的微裂纹,这些裂纹在冲击载荷作用下快速生长,致使材料损伤发展的延迟时间很短,所以实验中没有观测到陶瓷材料中的失效波现象.      

基于超材料的雷达吸波材料研究进展

雷达吸波材料能够有效地抑制透射波和反射波,因而被广泛应用于隐身、电磁屏蔽和兼容以及无线通信等领域。受制于材料的电磁频散特性,传统吸波材料的宽带低频吸波性能难以进一步提高。近年来,随着超材料结构设计的不断发展,基于超材料构架设计实现的宽带电磁吸波,由于具有更加灵活的电磁调控能力,因而在其电磁性能提升方面具有更大拓展空间。围绕雷达吸波超材料的最新研究进展,结合电磁吸波超材料的发展背景、设计原理和性能表征方面的内容,着重介绍了基于多谐振叠加吸波结构、超材料与传统材料复合吸波结构、三维阵列吸波结构以及人工表面等离激元吸波结构设计的宽带雷达吸波超材料,并对于未来雷达吸波超材料的发展趋势做进一步展望。     

地下管道结构爆振效应和冲击破坏行为实验

通过小当量爆炸实验研究爆源近区地下结构动力响应和材料破坏行为.研究了地下管道结构的爆炸振动效应,分析了混凝土材料在爆炸冲击波作用下的破坏行为.结果表明,爆炸振动波使地下管道结构发生以瞬态径向压缩为主的变形,以及沿轴向和环向两方向的刚体振动响应.在爆源近场随爆炸折算距离变化,爆炸冲击渡可以引起混凝土管道结构的3种破坏行为,即结构破坏、结构和材料耦舍破坏以及材料破坏行为.     

功能梯度电磁弹性材料的表面波传播

研究半无限大功能梯度电磁复合材料中的表面波问题.假设材料性质沿厚度方向指数变化,在电磁学开路和短路边界条件下,基于电磁弹性介质的运动方程得到表面波波速方程,并讨论材料梯度系数对波速的影响.该研究为功能梯度电磁弹性材料器件的研制提供理论依据.     

考虑碰撞和支座影响的桥梁近场竖向地震响应分析

为了精确计算带支座桥梁的近场竖向地震响应,研究了桥梁支座和竖向碰撞现象对桥梁地震响应的影响。建立了针对双跨连续梁桥的梁-弹簧-杆连续体模型,运用瞬态波特征函数展开法和组合体瞬态内力法求解了桥梁结构中地震响应和碰撞响应耦合的理论解。计算结果表明,该文方法能计算多次碰撞后桥梁结构复杂的内力响应。在近场竖向地震和多次碰撞作用下,桥梁跨中正弯矩、支座处负弯矩和桥墩底部应力高频高幅值振荡可能超过其承载能力。竖向地震提前于水平地震激励的时间越长,由单独的竖向地震引起桥梁破坏的可能性就越大。     

双层连续箱梁桥开孔箱内壁车辆碰撞仿真研究

研究新型上下行分层连续箱梁公路桥,在腹板开孔箱梁内壁由车辆撞击引起结构的动力响应和结构局部损伤破坏机理.通过LS-PrePost前处理器建立不同工况车桥碰撞模型,运用LS-DYNA程序计算分析箱梁在受冲击过程中的应力状态、振动特性和运动轨迹.相对于难于实现的缩尺模型实验和实车碰撞试验,这是一种重要的辅助研究方法.     

梯度羰基铁/碳纤维增强复合超材料的多尺度结构及超宽频电磁波吸收性能

先进电磁波吸收材料对薄厚度、轻重量、宽频带、强吸收等综合性能提出了更高要求。在此,我们提出了一种具有梯度电磁特性的新型层状台阶吸波超材料。通过在环氧树脂中分散不同含量的羰基铁和碳纤维来获得不同复介电常数和复磁导率的材料。通过对各层材料的电磁参数和几何尺寸实现宽频吸波性能的优化。在相同厚度和相同各层材料电磁参数条件下,平板层状结构在2.0–40 GHz范围内只能实现小于?6 dB的反射损耗,而本文设计的层状台阶超材料实现了小于?10 dB的电磁波吸收。此外,层状台阶超材料在11.2–21.4 GHz和28.5–40 GHz的频率范围反射损耗小于?15 dB。根据实验和仿真结果,本文讨论了多尺度结构协同效应所引起的多种电磁波吸收机制。因此,将多层结构和周期性台阶结构结结合获得新型的梯度吸收超材料,可为宽频电磁吸波材料的设计和研制提供新的思路。     

脆性基体复合材料层板弯曲破坏的数值模拟

讨论了复合材料层板的弯曲破坏问题，纤维层是正交异性弹性体，而基体为脆性损伤材料。提出了一种脆性损伤模型，虽是各向同性连续损伤模型，但利用等效损伤应变的定义，可以区分拉、压和剪切对损伤的不同响应，用有限元法数值模拟了如下现象，一旦基体出理临界伤，弯曲载荷则从最大值急速下解，同时基体的临界损伤区很快扩展，并且发生局部纤维断裂，从而使复合材料层板几乎失去了承弯能力，整体呈脆性特性。为便于了解破坏过程，给     

涂层介质参量的优化设计及偏差

通过对涂型吸波材料内电磁波传输损耗机理的研究,提出了单涂层吸波材料优化设计的两项原则．此外,研究了一系列相关参数间的作用规律,讨论了涂层介质参量在偏离匹配条件的前提下对涂层吸收性能的影响,这对研究吸波材料的性质具有一定的意义．