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     

粗糙金属表面上的二级弹性散射

以干涉理论为基础，讨论粗糙表面上散射增强效应．给出了这种增强的物理过程，阐述了二级散射与增强的关系及该散射场相干性的方向效应，并与实验结果进行了比较．     

颗粒增强复合材料的界面损伤对有效波速的影响

研究了具有非完好黏接界面的球形粒子对弹性波的散射以及含分布球形增强粒子的复合材料中的弹性波多重散射．首先,在弹簧模型下研究了单个球粒子的弹性波散射问题．然后在统计平均意义下研究了具有随机分布粒子的复合材料中的有效波以及有效波波速和衰减的计算公式．进一步,根据有效波波速和衰减对界面常数的依赖关系,研究了界面损伤对有效波波速和衰减的影响．在此基础上提出了一种依据超声测量数据对界面损伤进行无损估计的方法．针对Sic—Al复合材料进行了数值模拟．计算了不同界面损伤程度情况下的有效波波速和衰减．并利用遗传算法对含不同误差水平的合成实验数据就界面损伤进行了反演计算．数值结果表明对含随机误差的合成实验数据进行反演计算能对界面损伤程度作出近似的估计并且反演算法对不同误差水平具有相对稳定性．     

外电场对层状复合材料磁电效应的影响

以Landau唯象热力学理论为基础，求得了与电场相关的压电相状态方程，结合磁致伸缩相状态方程和一定的边界条件，研究了外电场对磁电电压系数的影响．结果显示：用来极化铁电层的外电场对磁电作用有很大的影响，随着外电场的增大，横向和纵向的磁电电压系数将明显减小，从而有效分析了磁电电压系数实验值小于理论值的可能原因．     

弱连接界面弹性波波动规律研究

实验表明，自然界的界面既非连续也非完全不连续，绝大多数可以用柔度系数表征为弱连接界面．当内部微裂隙和不均匀体是波场的主导影响因素时，即使在内部完好粘结的界面层存在的条件下，波场特征能够反映微裂隙的影响，此时有效模量理论仍能刻画波场的宏观特征；由于界面含有物质不同，不管是尺度较大的界面还是尺度较小的微细裂隙，都表现出弱连接界面的特性，当界面以不连续特征为主导时，仍用有效模量理论会导致失真或错误；在实验基础上研究了弹性波在不同介质中通过弱连接界面时的波动规律，推导了诸如弹簧模型、麦克斯韦模型的反射系数与透射系数，并对横波垂直入射粘性不连续界面时透射系数与频率的关系、纵波垂直入射粘性不连续界面时反射和透射系数与时间延迟和频率的关系进行了总结分析．     

粗糙表面接触热阻的分形描述

空间制冷系统对精密探测元件的冷却是通过固体接触导热实现的，在真空低温环境下，它的冷却效果取决于界面的接触热阻．为了研究真空下接触界面的传热机理及其影响因素，采用Cantor集分形理论对固体粗糙表面的拓扑形貌进行了描述，基于固体的弹塑性理论解决了塑性守恒条件下的表面粗糙度在法向载荷作用下的变形问题，推导出基于分形理论的递归接触热阻网络模型理论．同实验数据的比较表明，理论计算和实验结果吻合良好，该模型能较好地描述接触界面的传热现象．     

铁磁形状记忆合金NiMnGa相界面运动的能量和热滞后

基于热力学理论,结合实验测量数据,计算了相变温度分别在室温以下、室温附近、室温以上3种情况下铁磁形状记忆合金NiMnGa单晶马氏体相变过程中的相关能量,并进行了分析．结果进一步表明：相变循环曲线分支的斜率取决于弹性应变能,而相变热滞后起源于相界面摩擦．     

场致扩散焊接界面结合质量的超声无损评价

采用超声C扫描成像方法得到β-Al2O3陶瓷与纯铝的场致扩散焊接界面C扫描图像，用直方图最大熵值法对C扫描图像进行二值化处理，由二值化图像计算该界面的焊合率．通过研究不同工艺参数条件下试样的焊合率与剪切强度的关系，发现焊合率与剪切强度近似成线性关系，剪切强度随着焊合率的升高而升高，由此证明焊合率是反映界面结合质量的重要参数．用此方法对不同工艺参数条件下K4玻璃和纯铝的场致扩散焊接界面结合质量进行评价，发现焊接温度和外加电场电压的升高提高了试样的焊合率，改善了场致扩散焊接界面的结合质量．研究结果表明，超声C扫描方法适用于场致扩散焊接界面结合质量的评价，为场致扩散焊接，特别是低强度脆性材料的场致扩散焊接界面结合质量的评价提供了一种新方法．     

包膜微气泡非线性与超声造影剂谐波特性的研究

对包膜超声造影剂 (ultrasoundcontrastagents ,以下简称UCA)的非线性特性进行了理论分析与模型仿真研究 ,对比研究了不同尺寸的理想气泡和包膜微气泡在不同频率超声场中的基波与谐波散射特性 ,研究结果对UCA的制备及其应用技术有重要价值 .UCA谐波特性实验结果直观地反映了白蛋白超声造影剂显著的非线性特性 ,该特性将为医学超声成像技术和相应基础研究开拓新的领域 .     

金瓷修复体双材料界面断裂强度有限元分析

建立金瓷修复体双材料界面裂纹扩展的有限元计算模型．首先利用有限元计算得到平面应力条件下裂纹尖端位移场，求出裂尖附近复应力强度因子主导区域内对应点的相对位移，再辅以传统计算方法得到衡量双材料抵抗断裂能力的复应力强度因子K，并利用双材料界面断裂有关理论和基本公式，求得相关的断裂力学参量，对计算结果进行了实验验证．分析表明，金瓷层厚比对金瓷裂纹开裂具有很大的影响，为进一步分析和研究金瓷修复体断裂行为提供了研究方法。     

圆形活塞圆周阵组合声源的远场指向性

为获得强指向性声源,设计了圆形活塞圆周阵组合声源,根据复合系统的指向性理论推导出声源远场的指向性函数.仿真结果表明:声源远场辐射均匀;声频越高,指向性越强;频率一定,活塞半径增大时,声源指向性也相应增强.相比单活塞声源和活塞个数相当的矩形阵活塞声源,该声源指向性较强.对由6片PZT-4压电陶瓷晶片组成的圆周阵水声发射换能器的实测结果表明,测量值与理论值基本一致,从而证明了该指向性函数的正确性.     

离心风机气动声学分析的一个理论模型和计算方法

通过求解具有延迟时间，包含三维流速影响的非齐次波动方程，得到了离心叶轮气动导报学的基本方程，对气动声源的分析表明，在离心风机的气动噪声中，起主要影响作用的是偶极子和四极子声源，而流动过程中产生的涡是最主要的四极子源，提出了一种用于分析离心风机气动噪声的声学模型，即忽略蜗壳进、出口声学软边界的影响，将蜗壳简化为一个封闭的声学硬边界柱壳，并推出柱壳腔体内的格林函数，利用该函数对离心风机内部由旋转叶轮产生的气动声场进行了时域求解并给出了理论解方程，在计算出离心风机内部的三维非稳定流场之后，利用本文模型和理论解方程就可求出与该流场相对应的气动声场。     

新型纵弯复合换能器频率特性及辐射声场研究

各边界条件下矩形厚板辐射声场的辐射声场的解析解很难得到,因此利用有限元法分析了由夹心换能器与矩形厚板组成的新型纵弯复合换能器谐振频率的影响因素和辐射声场。结果表明矩形厚板几何尺寸对纵弯换能器频率产生较大影响,谐振频率随着接触面积的增大而增大;随着厚度的增大,各模态频率变化趋势与单独矩形板随厚度增大时频率变化不同;频率较低时,谐振频率随着矩形板宽度的增加而增大,但在频率较大时振动比较复杂,规律不明显需根据具体实际情况确定;同时实验测试结果表明模拟结果与实验结果误差较小。辐射声场研究结果表明矩形板几何尺寸会对复合换能器声场产生不同影响,相同振动模式下随着频率的增加,换能器在各模态频率下的指向性峰值变大且越来越尖锐,并且在主峰外出现了较多次峰;当板厚度增加,相同模态下的指向性变得更加尖锐,其结论可为纵弯振动复合换能器实际工程应用提供理论参考和频率调试依据。     

声波波动特性的实验研究

基于声速测试实验仪,从实验的角度研究了声波的干涉、衍射和反射特性,同时又借助于声波的干涉、衍射及反射原理测量了声波在空气中的传播速度。一方面加深了对声波波动特性的理解,另一方面提供了多种测量声速的实验方法,丰富了实验内容,同时也拓展了声速测试实验仪的使用。     

连续球面波在凹椭球面上反射的聚焦声场

为分析液电式粉碎肾结石机中的聚焦声场，首次给出单频球面波在凹椭球面上反射聚焦的线性理论关系，求出各频率反射波场的轴向和侧向分布．结果表明：单频球面波的焦点邻区近似单叶双曲面体；聚焦斑的最大声强随焦斑半径是反平方变化；最大声强与偏心率具有单调函数关系；声压幅度侧向分布在焦区近似正态函数和在焦平面上为正态函数．     

强驻波声场中脉动速度特性

利用激光多普勒测速仪对管内空气强驻波声场中脉动速度特性进行了测量.实验结果表明:强声场对流场有很强的调制作用,使流场产生了与声波同频率的周期性脉动,且脉动幅度随着声场强度的增加而增大.管内声场强度不大时,实验值与理论值吻合较好;声场强度超过160dB后,出现了声湍流现象,实验测量值与理论计算值之间存在明显的偏差.当管内压力波幅处声场强度达到164 dB时,距离反射板130 mm位置处(sin kx=0.67)湍流脉动速度均方根值为3.50 m/s,达到了该位置处脉动速度幅值的45%,表明强驻波场声湍流脉动非常剧烈.     

驻波法测量拉萨地区声速的实验探讨

文章从理论方面推导驻波声场中的声压方程,分析驻波法的实质;通过实验测量了拉萨地区大气中的声速,分析海拔对声速的影响;比较实验值和理论值,得出了拉萨地区大气中的声速值。     

基于叉指换能器逆压电效应的激光检测新方法

使用激光在晶体表面激发的声表面波,尝试根据叉指换能器的逆压电效应来探测激光,从而实现声场的变化反演激光照射情况。在讨论激光照射对铌酸锂晶体中声表面波传播特性造成的影响时,建立了点状激光照射的热弹理论模型,首先排除环境温度整体变化的影响,证明了光对声场的影响和照射晶体内部温度梯度的变化有关;然后设计13MHz为中心频率的叉指换能器,从模拟与实验效果对比来看,由激光激发的声表面波影响了原叉指激发波的频率,13MHz及周围频率时的声压变化明显,中心频率迁移到15MHz,声压值波动衰减,从而反演激光的存在;通过理论和实验分析证明了声场检测激光的可行性,可以开拓性地将叉指换能器作为特殊传感器,可用于激光窃听等特场合。     

考虑叠片效应的变压器铁心多场仿真模型研究

为了提高电力变压器铁心噪声预估的准确性,通过修正铁心的动力学参数,利用能量法分配等效磁致伸缩力载荷,建立电磁-结构-声场耦合的仿真计算模型。应用有限元方法求解了三相三柱变压器铁心在空载条件下的磁通密度分布、表面振动速度分布以及声场分布,对比实验测量与铁心模型仿真结果,发现修正后的铁心模型噪声仿真结果与实验吻合度更高;该数值计算模型为预估变压器铁心振动噪声提供了更为准确的分析手段。     

气动阀门发声器特性分析

在对气动阀门发声器的工作过程进行描述基础上,通过理论分析和数值计算与实验相结合的方法,分析了气动阀门发声器的内部流场和外部声场的特征. 得出了在气室压力比大于1.89时,低频声波也是占主要成份的结论.