电致伸缩材料力学问题的位移函数解法

在Knops、Smith和Warren等人在电致伸缩问题研究的基础上,将Stratton、Landau和Lifshitz导出的电致伸缩体积力引入电致伸缩力学问题中,得出了合理的电致伸缩基本方程．并通过构造特解势函数,建立了电致伸缩力学问题的位移解法．利用变形条件、本构方程平衡方程导出了位移特势函数解所满足的Laplace方程．相应的补充解简化成一般纯弹性边界值问题,利用传统解法可以很容易求解．电致伸缩材料位移函数解法不但对各向同性材料适用,而且可以应用到各向异性材料的求解之中．最后通过算例验证了解法的正确性．     

强非线性铁电陶瓷的电致伸缩效应

本文通过热力学自由能函数说明了电致伸缩效应唯象理论及其在各向异性强非线性铁电晶体中的应用。实验发现,菱方相纯PZT陶瓷组分的主要场诱应变效应是电致伸缩效应,可用x—P关系的二次方律来描述。但相界附近的四方相PZT陶瓷组分和PLZT组分,压电效应分量明显增大,其电致伸缩效应已呈现明显的四次方效应。可以预期,PZST系统的主要机电耦合效应是电致伸缩效应,其电场诱导应变是极化强度的高偶次方函数。     

电致伸缩材料

本文介绍一种电致伸缩材料。这种材料可用作电致伸缩调节器(利用电致仲缩效应)等的材料。 众所周知,以往均用镁铌酸铅[Pb(Mgv_(1/3)Nb_(2/3))O_3)作电致伸缩材料。它是可用通式ABO_3表示的一种钙钛     

超磁致伸缩超声换能器设计分析

基于超磁致伸缩材料设计了一种超声换能器,推导了超声振子的频率方程,并且用ANSYS有限元软件对换能器的关键部件进行了动力学分析,得到了关键部件的模态和谐响应特性,验证了设计方法的可行性.对振动系统进行了静态磁场和谐波磁场分析,结果表明:增加磁回路中导磁材料的磁导率可以增加超磁致伸缩棒的轴向磁场强度和磁场均匀度,但当材料的相对磁导率大于1 000时,轴向磁场强度和磁场均匀度的增加幅度逐渐趋于平衡;在高频激励下,超磁致伸缩棒呈现出了严重的电涡流效应,严重限制了其驱动性能,必须对超磁致伸缩棒进行处理.     

锆钛酸铅掺镧陶瓷的电诱超弹特性研究

本文研究了热压烧结和普通烧结的锆钛酸铅掺镧(PLZT)陶瓷的电致伸缩效应。用电阻应变计和改进的Sawyer—Tower电路同时测量了强电场下的电诱应变和极化强度。对x/70/30的多种组份研究表明:所有这些组份的基态是宏观非极化的,电致伸缩效应支配了电诱应变。组份为(7.6～8.0)/70/30的热压烧结PLZT陶瓷呈现出双电滞回线及电诱超弹现象。并且发现了电致伸缩系数随温度的增加在出现ON/OFF型弹滞回线的温区内急剧增大的新现象。     

聚氨酯弹性体电致伸缩特性

为了提高材料的电致伸缩特性,通过原位共聚合法在聚氨酯弹性体(PUE)中掺入了不同质量比例的纳米钛酸钡.采用LCR测试仪、邵氏硬度计和电容法电致伸缩特性测试装置研究了纳米钛酸钡掺杂对PUE的影响.试验结果表明:随着掺杂比例的提高,PUE的介电系数和硬度增加,回复速度变差;较低的掺杂能提高PUE的电致伸缩应变,过高的掺杂导致PUE电致伸缩特性下降,掺杂6%钛酸钡的PUE表现出最佳电致伸缩应变.进一步对PUE电致伸缩特性因素进行了理论分析并提出了电致伸缩弹性体电荷迁移逾渗模型,其很好地解释了电致伸缩材料弯曲、临界电场反转膨胀、高掺杂回弹等现象.     

压电检测凝聚态物质光声信号的理论分析

本文基于热弹性理论推导了凝聚态介质中光声效应的基本方程。在某些有实际意义的条件下给出了光声信号的简化表达式。对采用脉冲光(或强度调制光)作为激励源的情况下,得出了一般解,并讨论了某些可以忽略热扩散的特殊情况。     

超磁致伸缩薄膜悬臂梁静力学分析

静力学特性是超磁致伸缩薄膜(giant magnetostrictive thin film,GMF)的重要特性,对其进行准确的分析是应用GMF的基础.结合材料力学的相关理论,求解了不同尺寸、不同基底材料GMF双层悬臂梁的中性轴和等效惯性矩;将双层GMF悬臂梁的磁致伸缩作用等效为分布弯矩作用,建立了静态磁致伸缩过程中薄膜悬臂梁的挠曲线方程.采用悬臂梁式GMF进行变形特性的实验研究,证实了挠曲线方程的正确性,同时表明磁致伸缩过程中薄膜的磁学量与力学量呈一定的线性关系,为动态磁致伸缩效应的进一步分析研究奠定了理论基础.     

考虑介电常数影响的GMA内部磁场特性分析

以Maxwell’s方程为基础,结合超磁致伸缩材料压磁方程,建立了考虑介电常数、预压应力等参数的超磁致伸缩材料内部磁场径向分布模型,并对其进行了理论分析和数值仿真.讨论了介电常数、预压应力、激励频率等参数对材料内部磁场分布及滞回特性的影响.结果表明,超磁致伸缩材料径向内部磁场分布具有明显的集肤效应和滞回特性;受电导率与介电常数共同影响,材料的磁场分布出现了双峰现象;沿磁致伸缩材料半径增大方向,外激励磁场与材料内部磁场的滞回特性逐渐减弱,磁场损耗随之降低;随着预压应力的增大,材料内部的集肤效应逐渐减小.     

液体中激光束对热弹声源影响的研究

由光声热弹性的基本方程出发 ,从理论和实验上研究了液体在激光直接照射下产生超声波时激光束半径对声源的影响 .在二维情况下 ,忽略热扩散效应 ,利用汉克尔积分变换法和最陡下降法 ,求解热扩散方程和波动方程 ,得出了位移的解析表达式 .讨论了激光束半径对声源指向性的影响 ,并用数值计算方法和绘图软件 ,画出激光束半径对声源指向性影响的理论曲线图 .     

半无限体亚表面球形缺陷的热波多重散射

基于非傅里叶热传导波动型方程,采用镜像方法和波函数展开法,研究了半无限固体结构中亚表面球型缺陷的热波多重散射问题.基于热传导波动模型给出了热波散射问题的一般解.温度波由调制光束在材料表面激发,缺陷表面的边界条件为绝热.分析了结构几何和物理参量对温度分布的影响,给出了温度变化的数值结果.研究结果可为固体材料激光测试、红外热波成像等问题提供理论基础和参考数据.     

耦合横向和微旋转波的界面反射与折射

基于广义微极磁热弹模型讨论了两微极弹性固体介质平面界面上耦合横向和微旋转波的反射与折射问题.利用两微极弹性固体平面分界面上位移和应力连续条件,建立了反射与折射波振幅的线性系统方程.数值计算给出各类反射、折射波振幅随耦合横向和微旋转波入射角的变化关系曲线.研究了热松弛时间对反射和折射热波、纵向位移波、耦合横向和微旋转波的振幅比的影响.结果表明,热松弛时间对热波、纵向位移波影响显著,而对耦合横向和微旋转波影响很小.     

Study on pile drivability with one dimensional wave propagation theory

Pile drivability is a key problem during the stage of design and construction installation of pile foundations. The solution to the one dimensional wave equation was used to determine the impact force at the top of a concrete pile for a given ram mass, cushion stiffness, and pile impedance. The kinematic equation of pile toe was established and solved based on wave equation theory. The movements of the pile top and pile toe were presented, which clearly showed the dynamic displacement, including rebound and penetration of pile top and toe. A parametric study was made with a full range of practical values of ram weight, cushion stiffness, dropheight, and pile impedance. Suggestions for optimizing the parameters were also presented. Comparisons between the results obtained by the present solution and in-situ measurements indicated the reliability and validity of the method.     

影响消逝场空间分布的有关因素探讨

用几何光学和波动光学相结合推导了消逝波有效穿透深度的理论计算公式．以此分析并讨论了影响消逝波有效穿透深度的有关因素,得出了消逝场空间分布的有关规律．为消逝波的应用和研究提供了一定的理论依据,也可作为光学教学中关于非均匀波特性描述的补充内容．     

热载荷下功能梯度材料中裂纹对SH波散射问题的分析

讨论了热栽荷下功能梯度材料中裂纹对SH波的散射问题．借助Fourier积分变换,将所研究的问题转化成对偶积分方程,运用Copson方法将对偶积分方程变为第二类Fredholm积分方程进行求解,分析了材料梯度参数、温度等因素对标准化动应力强度因子的影响．     

生物组织光传播的理论研究

从光的传输理论出发,利用漫射近似方程,推导出当无限细脉冲光及连续光束垂直入射到生物组织表面时,生物组织表面漫反射光随空间及时间变化的解析表达式。详细分析了组织光学特性参数与组织表面漫反射挑分布之间的关系,为生物组织光学特性参数的无损测量提供了理论根据。     

Tokamak等离子体中快波电流驱动的扩散系数

利用由全波方法求解得到的离子回旋频率范围内快波在等离子体中激发产生的电场,采用Kennel和Engelman给出的扩散系数表达式,通过数值计算得到了离子回旋频率范围内快波在速度空间下的准线性扩散系数.利用其结果求解Fokker-planck方程,为进一步研究离子回旋频率范围内的快波在Tokamak等离子体中的电流驱动提供了理论基础.     

棱柱杆侵彻岩土的动力学分析

首先建立了计算撞击力的刚体-流体撞击模型和计算靶体变形的法向膨胀理论。在此基础上,根据动量定理和功能守恒定律,建立了棱柱杆侵彻岩土时的动力学模型。采用龙格-库塔方法对这些非线性动力学方程进行数值求解。由这些非线性动力学方程的数值解,确定了撞击力和侵入位移,进而得到几何参数对撞击力、侵彻位移的影响曲线。通过分析棱柱杆的几何参数对撞击力和侵入位移的影响,给出了棱柱杆主要几何参数的合理范围。     

位移法浅水孤立波

浅水波的速度分布与z无关,表明位移也与z无关,相当于杆件的刚性横截面假定．采用物质坐标,用水平位移作为基本未知量,成为固体力学的非线性大位移问题．于是,分析力学的变分原理都可运用了,正则变换、近似解的保辛积分等有效手段可使数值求解方便很多,对干孤立波。则其方程已不再是KdV方程。但仍然得到了孤立波的解．从而是一种值得探讨的方法．