负载动态法测均匀细杆杨氏模量的理论与方法

推导了细杆作横振动时其数理方程定解问题的一般形式,求出了加载均匀细杆横振动频率关于负载位置和负载质量的严格解,并据此提出了一种动态测量均匀杆杨氏模量的方法.还用实验验证了该理论,由此测得的杨氏模量与传统弯曲法测得的结果基本一致.     

用打点计时器做激发源测量杨氏模量

在用动态法测量杨氏模量实验中,在钢丝一端固定另一端自由的边界条件下,使用打点计时器作为激发源使钢丝进行横向受迫振动,当共振发生时将形成稳定的驻波,依据共振频率与材料杨氏模量的关系可以测定均匀棒状材料的杨氏模量.     

与质点连接的杆横振动的频率特性

推导了一端固定、一端与质点连接的弹性杆横振动的频率特性方程,并详细讨论了几种质量比情形下的特征频率。     

对建立弦的横振动方程时的一个近似条件的分析

详细分析了建立弦的横振动方程时通常加上的一个条件，即弦振动时的张力Ｔ近似等于静止时的张力Ｔ０．用一个实例证明当横振动的振幅为实际的大小时，弦的一小段Δｘ所受到的纵向力为横向力的三倍多，但纵向振动的振幅比横向振幅小得多．     

利用智能手机测量金属的杨氏模量

将智能手机应用于金属杨氏模量的动态法测量中,利用Spectrum Analyzer软件分析金属试样振动时发出的声波频率,用内插法求出试样节点上的共振频率,进而计算出金属试样的杨氏模量,并将杨氏模量测量值与理论值作对比,进一步论证了本实验方案的可行性.     

动态E实验中细铜丝悬线的分析探讨

以求铜棒的动态杨氏模量的传统实验方法为基础,改变实验中悬丝的材质,使用轻质细铜丝作为悬线,研究在新悬线吊挂下试样粗铜棒和试样细铜棒在不同悬挂位置对应的共振频率,用求平均值的方法求出节点处的共振频率,并求出铜棒的杨氏模量,误差较小,验证了使用细铜丝悬线这种实验方法的可行性。     

用共振干涉法测定微波波长

在微波分光计上,可用几种方法测定微波波长,其中共振干涉法是在分光计小平台上放置一块介质板,当板沿轴向移动时,与接收器相连接的微安表的指示,将作周期性变化,测出相邻的几个极大(或极小)值的位置,便可确定微波波长。我们考虑到介质板与接收器之间二次反射影响,用电磁理论推导出共振干涉法测量波长的理论依据,并给出实验结果。     

动态法测量杨氏模量的理论分析与Matlab辅助研究

由动态法测量杨氏模量的实验思想,从杆横振动偏微分方程的建立出发,通过分离变量法推导出其通解,并根据自由振动的边界条件,确定出满足边界条件的超越方程及通解的各项系数.采用Matlab7.0软件,基于图解法先获得近似值后获得高精度数值解的方式,进行了数值计算求解,最终确定并计算出了杆横振动的前三阶振动固有频率和对应的振动模态及振动节点的位置,与教材及参考文献中给出的理论值是一致的.     

动态杨氏模量实验中真假共振信号的分析

用动态杨氏模量实验研究了铜棒在一定温度下的杨氏模量值,找到共振频率是实验的关键。文章详细分析了实验中出现的真假共振信号的特点和规律,准确找到了铜棒各悬挂位置处对应的真共振频率,并用统计软件进行了数据分析,拟合结果和拟合图形效果很好,表明了真共振信号选择的准确性,表明了判断真共振信号方法的正确性。     

圆形薄板二维驻波的研究

在理论上和实验上对圆形薄板二维驻波波节图形(克拉尼图形)进行了研究,通过在极坐标下对圆形薄板的竖向小振动方程进行分离变量,求解出圆形薄板小振动方程在自由边条件下的解析解的简正模式,并进行了数值模拟.发现通过调节圆形薄板上点振动源的位置和频率,可精确控制薄板上出现的克拉尼图形.实验上观察到了仅有圆形波节线,仅有辐射状波节线,以及两种波节线同时存在3种情形,且波节线的数量可严格控制.并在此基础上计算了圆形薄板上二维振动的波矢和波速,以及弹性模量等物理量,且理论结果跟实验符合得很好.     

张角为直角两半径边简支时扇形薄板二维驻波的研究

本文在小挠度理论下对张角为直角、两半径边简单支承、圆弧边悬空时水平放置的扇形薄金属板的竖向小振动问题进行了研究.通过求解薄板的小振动方程,得出了薄板在不同本征频率(自由频率)下的解析解的简正模式,求出了通解,并计算了相应本征频率下薄板上的圆弧状驻波波节线的半径及方程本征值所遵从的规律,给出了驻波图及薄金属板的弹性模量,得到的简正模式波节线的分布有3种:分别是仅有辐射状波节线、仅有圆弧状波节线(不含两半径边)及辐射状与圆弧状波节线同时存在,并与实验观察到的驻波图形(即克拉尼图形)的相应实测值进行了比较,理论与实验符合得很好.     

快慢加力对金属丝杨氏模量的影响

基于传统的用拉伸法测量钢丝的杨氏模量实验,利用CCD传感器技术和Origin pro 7.5图像处理软件,分四种加力方式进行实验,求出不同的杨氏模量,得出了初步的变化规律,加力越快则杨氏模量越小,其原因供同行共同探讨。     

金属管杨氏模量与温度关系的实验研究

采用动力学共振法测量不同管径金属管的共振频率,运用origin软件对实验数据进行二次函数拟合,代入管状材料杨氏模量的计算公式得到试样的杨氏模量。通过加热控温设备改变金属管温度,研究金属管杨氏模量与温度的关系。实验结果表明金属管杨氏模量的大小与温度成线性关系。     

阶梯圆环压电超声换能器径向振动性能的理论研究*

提出了一种阶梯圆环径向振动压电超声换能器,根据力电类比原理建立了阶梯圆环及阶梯圆环换能器的径向振动等效电路,推导了阶梯圆环的径向共振频率方程和位移放大系数,在此基础上进一步推导了换能器的径向共振和反共振频率方程。通过理论推导和有限元仿真模拟分析了阶梯圆环压电超声换能器的径向振动性能。结果表明,增大阶梯圆环中内外环的径向厚度之比K1或减小轴向厚度之比K2,阶梯圆环的一阶径向共振频率减小,二阶径向共振频率增大;在二阶径向共振模式下,K1、K2值在一定范围内阶梯圆环可实现由内向外的径向位移振幅放大;随着压电陶瓷圆环的内半径增大,阶梯圆环压电超声换能器的一阶、二阶径向共振和反共振频率减小,二阶径向共振下的有效机电转换系数趋于零;增大阶梯圆环内环的外半径,换能器的一阶径向共振和反共振频率减小,二阶径向共振和反共振频率先增大后减小,理论推导与仿真模拟结果符合良好。本文研究结果为阶梯圆环压电超声换能器的工程应用提供理论参考。     

压电陶瓷薄圆环振子径向振动的机电等效电路及其分析

本文对轴向极化压电陶瓷薄圆环的径向振动进行了研究，推出了其机电等效电路，得出了振子的共振和反共振频率方程并进行了实验验证。探讨了振子的共振和反共振频率与其材料和几何尺寸之间的依赖关系。     

利用互补天线原理求解孔缝的共振性能

 利用互补天线原理从理论上推导了真空、介质窄缝的共振频率公式,在理想窄缝长度小于5倍波长、辐射角度偏离垂直方向小于30°的情况下,孔缝的共振频率点仍然可以用半波振子的辐射情况来解释,共振点满足孔缝长度等于入射波的半个波长;介质窄缝等效为半个孔缝深度的微带贴片天线,不同介电常数介质填充时的共振频率理论公式推导值和数值模拟值基本一致,相对误差在5%以内。进一步分析了窄缝阵列的耦合性能,结果表明互补天线原理可以很好地应用于分析和求解孔缝的共振性能。     

开尔文电桥电路测量材料杨氏模量系统的实验设计与开发

本实验主要是应用开尔文电桥电路测微小电阻的原理,根据钢丝材料在受力的作用下,钢丝长度发生微小变化时其电阻也随之变化的关系,由相关理论推导出测量钢丝材料杨氏模量的计算公式,并提出了一种测量材料杨氏模量的方法。     

声驻波场中空化泡的动力学特性

以水为工作介质, 考虑了液体的可压缩性, 研究了驻波声场中空化泡的运动特性, 模拟了驻波场中各位置处空化泡的运动状态以及相关参数对各位置处空化泡在主Bjerknes力作用下运动方向的影响. 结果表明: 驻波声场中, 空化泡的运动状态分为三个区域, 即在声压波腹附近空化泡做稳态空化, 在偏离波腹处空化泡做瞬态空化, 在声压波节附近, 空化泡在主Bjerknes 力作用下, 一直向声压波节处移动, 显示不发生空化现象; 驻波场中声压幅值增加有利于空化的发生, 但声压幅值增加到一定上限时, 压力波腹区域将排斥空化泡, 并驱赶空化泡向压力波节移动, 不利于空化现象的发生; 当声频率小于初始空化泡的共振频率时, 声频率越高, 由于主Bjerknes 力的作用将有更多的空化泡向声压波节移动, 不利于空化的发生, 尤其是驻波场液面的高度不应是声波波长的1/4; 当声频率一定时, 空化泡初始半径越大越有利于空化现象的发生, 但当空化泡的初始半径超过声频率的共振半径时, 由于主Bjerknes力的作用将有更多的空化泡向声压波节移动, 不利于空化的发生.     

基于虚拟仪器的杨氏模量实验中共振频率的测量

在共振法测量杨氏模量实验中,为了获得更精确的共振频率,使用基于声卡的虚拟信号发生器代替FB209动态杨氏模量测试仪,用虚拟示波器代替普通示波器,提高了测量信号的精度,帮助学生更好地理解和掌握实验.     

杨氏模量实验的改进

杨氏模量测定实验的关键是对钢丝微小伸长量的测量,利用差动电容传感器将微小伸长量变换为电量,研究得出,微小伸长量与电路输出的电压成线性关系,利用模拟实验,测出理论计算与实验数据之间符合的非常好,这种测量方法还可以利用计算机对数据进行处理。