超声纵波法测试铝合金的内部应力

声各向同性的金属材料在应力作用下表现出声各向异性,这是用声弹性法分析材料内部应力的基础。用垂直于应力方向传播的超声纵波对LY11型铝合金进行测试。实验结果表明:材料在拉、压单轴应力作用下,超声纵波声速都发生了变化:声速随拉应力的增大而增大,随压应力的增大而减小;且声速相对变化率与应力呈线性关系,并拟合出相应的直线方程,直线斜率为铝合金纵波声弹性系数。通过实验提供了一种无损检测材料内部应力的方法。实验中用回振法测量声速,时间测试精确度可达10-11s,可精确测量声速的微小变化量。     

弱正交异性材料的超声波斜入射应力-声关系

推导了具有工程背景的弱正交异性材料的超声波斜入射应力－声关系．推导结果表明,对于弱正交异性材料,如果声波在材料对称面内斜入射,且满足ｎ２Ｅ的条件,则声波将以纯模传播,其传播速度与材料的应力状态及初始材料各向异性有关,并随传播方向而变化     

岩石破裂的微观过程与声发射

依据声发射测试原理,建立了微裂纹成核时声发射率与应力,晶粒直径、位错数目的定量表达式,表明晶粒大小对声发射有较强的控制作用。晶粒断裂时,声发射参数与单轴应力、断裂指数有关,即声发射与材料的性质及应力状态有关。对于有预制裂纹的试样,低脆性岩石声发射与裂纹尖端塑性区大小有关,指数b取决于材料的强度特性;高脆性岩石声发射主要受裂纹扩展速率控制。     

基于AlN/LiNbO3/diamond叠层结构的声表面波传播特性

金刚石材料具有最高的声速,与压电薄膜相结合可获得高声速的声表面波器件。该文以改进的传输矩阵计算方法系统研究了12种不同边界条件下AlN/LiNbO3/diamond叠层结构的声表面波波速和耦合系数与AlN和LiNbO3厚度的关系。结果表明:AlN/LiNbO3/diamond的一阶声表面波在一定范围内可保持约9km/s的波速而不随LiNbO3和AlN的厚度而变化;其中4种结构的一阶声表面波耦合系数均可达到8%以上,且可在多种厚度组合下获得。结果显示:AlN/LiNbO3/diamond叠层结构兼具AlN/diamond结构的高声速和LiNbO3/diamond结构高耦合系数的特点,而其一阶波模的稳定波速的特点可克服现有AlN/diamond和LiNbO3/diamond结构的波速与膜厚强关联的缺点,在未来的高频率、高速率无线通信系统中具有潜在的应用价值。     

弱正交异性材料的超声波斜入射应力—声关系

推导了具有工程背景的弱正交异性材料的超声波斜入射应力－声关系,推导结果表明,对于弱正交异性材料,如果声波在材料对称面内斜入射,且满足ｎ＾２》Ｅ的条件,则声波将以纯模传播,其传播速度与材料的应力状态及初始材料各向异性有关,并随传播方向而变化。     

液体内含气泡时的传声特性研究

利用球贝塞尔函数及汉克儿函数,气液交界处的质点振动速度和应力的连续条件,研究了声波在气-液两相介质内的传播特性。基于波数与区域半径乘积小于1的条件下,求解了两相介质内声传播的参数,即等效弹性系数、等效密度、声速及衰减系数;并得到声速及衰减系数随气泡体积比的变化曲线。结果表明,气泡的存在使声速下降,衰减系数增大,气泡的半径大小对其有一定的影响;声波频率偏低时,气泡对声速影响较明显;频率较高时,声波的能量损失较大。所得的结论与文献中的结果的相似,其结果将为含气泡液体内声传播的应用提供重要的理论依据。     

用超声波确定应力强度因子时对波型的选择

利用与超声纵波相应的材料声折射率和应力强度因子的关系，并考虑到横波、纵波在材料中的传播速度及其与入射角、反射角的关系，研究了用超声波确定应力强度因子时对波型的选择。发现：一列超声纵波入射于含裂纹的受力试件表面时，由于反射与折射，将有两列超声纵波透过试件后表面，四列超声纵波穿出试件前表面。要用超声波确定应力强度因子，只能采用透出试件前(或后)表面的第一个纵波信号。     

铁磁材料磁力学声发射的频谱特征

研究了三种不同材料在不同应力下的磁力学声发射频谱特征,发现变化磁场对磁力学声发射波形的作用.通过对波形主频率及频带宽度的比较,发现材料内部应力状态与磁力学声发射的频谱有密切关系.     

基于参数化模型的液体声参量估计方法

为快速、准确地对液体材料的声衰减系数及声速进行估计,提出了一种基于参数化模型的液体材料声参数估计方法。建立了声波在液体介质中传输的参数化线性系统模型,通过脉冲回波实验测得液体材料的回波,结合系统辨识得到声波的传输函数,根据传输函数与声参量的解析表达式对材料的声参量进行估计。结果显示:利用参数化模型方法,可以获得液体材料声参量较为精确的估计;声衰减系数与频率平方成正比,声速随频率缓慢变化。     

研究均匀损耗介质中声波传播特性的一种新方法

本文引入两个与声衰减有关的介质参量,定义了声传播系数;导出了具有粘滞性衰减和导热性衰减的均匀介质中的声波波动方程;分析了频率和介质参数对声波衰减、相移及声速的影响,所得理论结论能较好地解释有关文献的实验结果.     

混凝土材料声发射参数与力学参数及其损伤程度的关系

根据声发射数和应力水平关系,进一步分析推导出了声发射概率密度的函数表达式,并通过对混凝土进行单轴压缩室内声发射试验研究,应用声发射概率密度函数分析比较了材料在不同应力水平下的破坏程度.通过引入损伤变量新算法即损伤变量大小为声发射概率曲线下方包围面积大小,在以声发射数为中间变量的基础上推导出近似梯形积分公式,直接建立起损伤变量与声发射数之间的函数关系;并通过对各试验曲线拟合得出损伤变量和声发射数之间满足线性关系.     

频率对二维声子晶体平板负折射成像的影响

以二维钢/空气三角排列声子晶体为模型,利用多重散射方法分析声子晶体平板负折射成像过程中声波频率与等效负折射率、入射角的变化关系。研究结果表明:平板负折射成像与声波频率及波的入射角度密切相关;对不同的入射波频率,平板的等效负折射率不同,且随着频率增加,等效负折射率绝对值变小;对于确定的晶格结构,只有在确定的频率范围、确定的入射角范围内,才能发生明显的负折射现象;对于某一确定的入射波频率,平板负折射存在一个最大入射角,且随着入射声源频率的增加,这个最大入射角变小,入射波耦合进入声子晶体平板的信号减弱,进而影响像的强度和清晰度。     

桩检中几个常见“波速”问题的探讨

通过比对基桩低应变法检测与声测的工作原理,解析了两者波速无可比性;通过列举把弯管造成的声速变化混淆为桩身质量问题的实例,论证了桩身完整性判定过程中全面综合分析声测资料的必要性;介绍了一种利用声测推定低应变波速,进而确定桩底反射信号不明显基桩桩底的方法。     

管道泄漏源定位中最优小波基变换研究

针对压力管道通孔型泄漏源互相关定位的声发射（AE）信号降噪问题,进行了小波变换系数重构泄漏信号的最优小波基的选取工作。首先分析了管道通孔型泄漏信号的声学特性;然后使用短时傅立叶变换分析了泄漏声发射事件的发生时间,用于获得其在该时间段内的基本时域波形,同时对比基本时域波形与标准小波基的相似性删选出合适的小波基;进一步,通过分析小波变换定位泄漏声发射事件的频率分布确定最优小波基。同时考虑到声速对定位管道泄漏的影响,对管道声速进行现场测量标定。最后以最佳小波基的小波变换系数作为重构信号开展基于互相关的定位实验。实验结果表明,选择横波的波速作为管道检测的声速时,最佳小波基为“morlet”的小波变换系数作为重构信号能够很好地剔除噪声提高管道定位精度。     

空化对液体传声特性的影响

在考虑液体粘滞特性对声作用影响的基础上,研究了液体和气泡组成的混合介质中声传播规律.由混合介质中声波的三个基本方程出发,得到了混合介质中与气泡所占混合介质体积比相关的声波动方程,并在此基础上对混合介质中声速和声衰减系数进行理论研究,给出了混合介质中声速和声衰减系数的表达式.结果表明,空化气泡可使声速减小,声衰减系数增大.     

基于矩张量分析的花岗岩破裂声发射特征试验

基于声发射定位技术和矩张量分析方法,对在单轴加载条件下岩石破裂过程中的裂纹破裂机制及时空分布特征进行试验研究.借助CAD软件展示不同破裂机制的声发射事件,直观反映裂纹破裂类型.研究结果表明:单轴压缩加载试验中,花岗岩试样破裂以剪破坏为主,但岩石微裂纹的破裂类型所占比例并不固定,岩石内部微裂纹破裂类型与岩石材料的力学环境有关;花岗岩作为一种脆性岩石,破裂不符合格里菲斯强度准则认为的脆性材料都是拉伸破坏的基本观点,证明格里菲斯强度准则对于均质度不高的脆性岩石的适用性有一定的局限;花岗岩单轴压缩试验中,试样的破坏类型与其应力水平没有关系,3种类型的声发射事件随应力增大的变化趋势相似.     

类岩石材料声发射参数与应力和应变耦合本构关系

利用液压伺服试验系统和声波监测仪开展了岩石和混凝土材料声发射特性试验研究,并在试验基础上研究了损伤变量与声发射参数之间的量化关系.结果表明,损伤变量与声发射参数呈线性关系.采用基于Weibull分布的损伤本构模型及损伤变量与声发射数间的经验公式,推导出应力、应变参量与声发射数参量的耦合模型,该模型参数可以根据应力--应变全曲线及损伤变量与声发射数关系曲线的几何边界条件确定其表达式,方式简单适用.通过与岩石和混凝土试样单轴压缩试验实测结果对比,证实模型可以很好地反映单轴受压状态下岩石和混凝土的应力、应变与声发射数的耦合关系.     

超声造影剂的声学特性

研究了一种新型超声造影剂SDA的声学特性 .SDA即声振葡萄糖白蛋白溶液 ,是一种含有稳定包膜气泡的悬浮液 ,微气泡的平均直径为 2 .0 μm .测量了SDA(浓度从 1.0× 10 7到 2 .0 5× 10 8个 /mL)的线性和非线性超声参量 ,包括声速、声衰减、非线性声参量及它们随气泡浓度的变化关系 .在 2～ 6MHz频率范围内 ,SDA的衰减系数随气泡浓度和频率线性增长 .值得指出的是 ,SDA的非线性声参量B/A值非常惊人 ,并随着气泡浓度的增长而急剧增大     

大颗粒粮食中声传播性质研究

 从颗粒介质模型出发，对粮食中声传播性质进行了研究．结果发现：大颗粒粮食介质的声学性质与动粘滞率有关，低频下，粘滞起主要作用，高频下，惯性起主要作用．其声传播都是频散的，并且随频率增加而增加，低频时接近于正比变化，扭曲率的存在使得声速变小．     

声发射能量累积与煤岩损伤演化关系初探

为了寻求煤及岩石在受载破坏过程中能量积累与应力应变之间的关系,分别对煤矿的煤和泥岩进行了单轴加载及声发射试验,得到了煤岩试样单轴加载试验过程中声发射能量累积、应力与应变之间的关系曲线。利用损伤力学基本原理和热力学定律,理论推导了煤岩损伤演化方程,进而得到损伤与声发射能量累积关系曲线,通过拟合损伤与声发射能量累积关系曲线初步推导得到了声发射能量累积与应力应变的理论关系,并通过试验结果验证了能量累积与应力应变关系。