可识别微层裂前界面的阶跃信号电探针测试技术

受微喷射物质干扰,现常用的测试技术难以对复杂结构金属样品微层裂前界面进行准确识别,针对该问题提出阶跃信号电探针测试技术。对传统电探针受微喷射物质干扰出现不正常放电现象的原理进行分析,设计阶跃信号形成电路。开展锡金属样品爆轰实验,对比传统电探针和阶跃信号电探针的放电波形,分析阶跃信号电探针数据解读方法,联合X光测试技术,对阶跃信号电探针放电波形阶跃信号高电平出现时刻进行检定。实验结果表明:阶跃信号电探针测试技术能够识别微喷射物质的干扰,可用于爆轰加载下金属样品微层裂前界面的识别。     

腐蚀后铝自由表面微物质喷射实验研究

在40GPa压力下，采用压电石英传感技术,测量了腐蚀时间为1～7d的铅自由表面的微物质喷射。结果表明,微喷射量随着腐蚀时间的增加而增加．但腐蚀时间大于4d以后,微喷射量的增量减小。实验测量了粗糙度R2约为1．5和8．0μm样品表面的微物质喷射量．在腐蚀时间小于4d时，样品表面粗糙度Rz为8．0μm的微物质喷射量大．说明粗糙度对微喷射有影响。当铅的表面腐蚀4d以后．两种粗糙度的铅样品的微喷射量在实验误差范围内是一致的．说明此时的微物质喷射量只取决于腐蚀层的杂质和氧化物．而与表面原始粗糙度无关。     

阶跃信号电探针诊断爆轰加载下金属微喷现象

针对目前缺乏用于狭小测试空间复杂结构金属样品的微喷现象诊断技术的现状,探索使用阶跃信号电探针诊断爆轰加载下金属样品微喷现象的方法。设计阶跃信号电探针测试技术,开展仿真验证电探针在微喷物质导通下K+RX模式的放电机理。在爆轰微喷实验中通过电探针信号观察到准连续状态微喷区及其存在的两种动作演化过程:阶梯放电曲线表征微喷物质随靠近后界面密度逐步增加,多次放电现象表征微喷物质从连续状态拉升变为离散状态。采用微射流模型描述准连续状态微喷区物质状态,通过电平曲线计算出被测物质等效电阻,再通过等效电阻计算微射流的等效尺寸,从而可描述准连续状态微喷区物质的密度。     

内部爆炸作用下钢筒变形过程的电探针测量技术

为了研究圆柱形爆炸容器在炸药爆炸作用下的变形过程,设计了电探针测量内部爆炸作用下钢筒变形的方法。采用数值模拟方法进行预估,在钢筒的中心进行了120g TNT和180g TNT当量球形装药下的爆炸加载实验,获得了爆炸不同时刻钢筒径向位移随时间的变化关系,电探针测量钢筒最大变形与实验后钢筒变形测量结果较好吻合。

     

一种适用于复杂加载状态下微喷射物质面密度测量的Asay膜方法

为了解决传统Asay膜方法不适用于复杂加卸载条件下微喷射物质面密度测量的问题,采用光子多普勒速度计（photonic Doppler velocimetry, PDV）测量微喷射物质速度结合传统Asay膜方法的膜速曲线发展了测试复杂加载条件下微喷射面密度的新方法。采用数值实验和轻气炮实验对新方法进行了分析和评估。针对3种典型微喷射物质速度分布情况,利用数值实验分析评估了实际应用场景下因PDV给出的微喷物速度偏离理论值对面密度测量的影响,通过对PDV给出的微喷物速度线性插值处理,可确保新方法与理论值测量偏差小于20%。通过轻气炮加载预置粉末样品实验对比评估了新方法和传统方法的测量效果,采用2种方法分别处理同一发实验数据,结果显示,新方法相较于传统Asay膜方法的测量偏差小于20%。     

薄壁细胞受微吸管与探针共同作用接触模型及数值模拟

建立了以典型的薄壁球型植物细胞为原型的细胞、微吸管及探针接触模型.模型的细胞壁采用封闭球形薄膜,其本构关系为体积不可压超弹性,膜球内充满有压流体以模拟细胞质.应用轴对称几何非线性方法得出了基本微分方程组,并应用龙格-库塔法进行了求解;同时,应用流固耦合有限元法进行了数值模拟以资比较.两种方法得出了较为一致的变形和应力分...     

脉冲放电止裂后裂尖处纳米尺度下的力学性能测试

应用扫描探针显微镜SPM(scanning Probe Microscopy)，对经过脉冲放电止裂后的40Cr模具钢裂尖处的组织进行了纳米尺度下的力学性能测试。测试结果表明：脉冲放电不仅使裂纹尖端钝化，同时使围绕裂尖处组织的细观硬度和细观杨氏弹性模量得到了提高，与宏观观测和分析规律相符，纳米尺度下微观力学性能测试结果为脉冲放电裂纹止裂技术的工程应用提供了微观尺度下的证据。     

基于不同探针作用下石墨烯边界效应的摩擦调控

石墨烯作为一种固体润滑剂,广泛应用于微纳机械设备中. 尽可能地减少石墨烯的摩擦是提高器件性能、延长器件寿命的关键措施. 采用改变石墨烯表面作用区域的方法对石墨烯与探针尖端的摩擦进行了研究. 利用锥形探针和球形探针测量了石墨烯与SiO₂/Si基底的边界位置及到石墨烯中心区域之间的平均摩擦力. 结果表明:对于单层石墨烯,在锥形探针的作用下,石墨烯中心区域的平均摩擦力明显大于其边界区域处的平均摩擦力;而在球形探针的作用下,石墨烯的平均摩擦力随所选区域的变化不明显. 对于多层石墨烯,在两种探针作用下,石墨烯的平均摩擦力随所选区域的变化都不明显.      

电磁流变效应微磨头抛光加工电磁协同作用机理

将磨料混入以Fe3O4为分散粒子的电磁流变液作为抛光液,在电磁场耦合作用下形成电磁流变效应微磨头对玻璃材料进行抛光加工试验,通过考察不同电磁场耦合条件下玻璃材料的去除量,揭示了电磁流变效应微磨头抛光规律,建立了分散粒子的力学模型,深入研究了电磁流变效应微磨头抛光的电磁协同作用机理.结果表明:励磁电压为5V、电场电压3kV时,电磁流变效应微磨头材料去除量达到电流变效应微磨头的1.74倍和磁流变效应微磨头的5.71倍,产生了显著的电磁流变协同效应;电磁流变液分散粒子所受的电场力、磁场力和洛伦兹力产生的自旋力偶的综合作用决定了电磁流变效应微磨头链串的稳定性及其加工性能,在适当的电场和磁场耦合状态下能获得良好的电磁流变协同效应.     

基于光学和探针技术的微纳米固体实验力学研究进展

本文综述了近期微纳米固体实验力学在检测技术和设备平台方面的进展,尤其是基于光学和扫描探针平台的实验技术、方法和相关应用.探讨了不同检测技术的优势以及局限性,涉及微纳米实验力学检测中夹持、加载以及微力与微变形的检测与识别.通过相关的研究事例,介绍巧妙、创新的检测技术和系统在微纳米实验中的重要性,以及微尺度检测中所特有的检测系统与检测对象间的耦合关联等特点.     

电动桥式起重机负载升降过程的系统动力学模拟

从系统的角度考虑电动桥式起重机起升机构工作过程中的动力学模拟问题。首先,由系统的拉格朗日函数、约束条件和电机的磁共能定义修正的拉格朗日函数;随后,应用Hamilton原理和三相感应电机瞬态模型得出起升机构工作过程中电动桥式起重机系统的运动方程。为验证模型的效果,本文还进行了转子串电阻速度控制系统控制下的32t电动桥式起重机吊运额定负载下降过程的数值模拟,分析了高速浮动轴扭转刚度以及制动过程中转子电阻的配置方案对系统动力响应的影响。模拟结果表明,制动过程中起升机构高速浮动轴所受载荷远大于起动过程中所受载荷,制动开始时在电机转子电路中增加一级较大的外串电阻有利于减小下降制动阶段系统中的动载。     

Control of separation phenomena in a high-speed flow by means of the surface electric discharge

The results of an experimental and theoretical investigation of the interaction between a surface electric discharge and a supersonic air flow in a constant cross-section channel are given. The features of the generation of the surface discharge in the flow are described. A model of the interaction is proposed. The regime of gasdynamic screening of a mechanical obstacle on the channel wall is investigated. Data on the change in the main flow parameters as a result of the generation of a surface discharge are given. The experimental results are compared with the results of calculations based on a simplified model of the interaction.     

基于多体动力学递推算法的电动汽车建模与仿真分析

运用多体动力学理论建立整车动力学模型已成为汽车动力学研究的重要手段。以大连理工大学汽车学院研制的某电动汽车为对象,运用多体动力学递推算法建立了包含前后悬架、车身及车轮在内的多体仿真分析模型,将前后悬架视为3个子系统,引入哑体,实现对各子系统的单独处理;同时完成了整车的快速建模与分析;将MATLAB整车仿真程序的结果与ADAMS仿真结果进行比对,二者吻合较好,验证了所建模型及求解算法的正确性。     

Numerical simulation of an electric discharge in supersonic flow

The two-dimensional problem of supersonic air flow past a spherical electrode is considered on the basis of a joint solution of the Navier-Stokes equations for a neutral gas and the charged-particle transport equations in the diffusion-drift approximation. The self-sustained discharge is considered in the cathode regime of operation of the test electrode in a formulation analogous to that of the experimental study [1]. The thermal and non-thermal (action of the electrostatic force in the cathode layer of the space charge) mechanisms of action of the discharge on the flow field are investigated. Within the framework of the numerical model considered the effect of the electrostatic force turns out to be negligibly small and the main effect of the action on the flow is the heat release driven by the electric currents. The influence of the discharge on the flow field was manifested itself in a reduction of the aerodynamic drag by up to 25%.     

Investigation of the structure of a strong electric discharge in a high-velocity air flow

Many studies devoted to both the theoretical and the experimental analysis of the problem of controlling the aerodynamic characteristics of vehicles using local heat-generating zones organized by means of external fuel combustion or directly as a result of the Joule dissipation of an electric current have recently been published. In this study attention is concentrated on the latter case.Translated from Izvestiya Rossiiskoi Academii Nauk, Mekhanika Zhidkosti i Gaza, No. 6, 2004, pp. 163–175. Original Russian Text Copyright © 2004 by Alfyorov.     

锌空电池气体扩散电极浸液量对放电性能的影响

锌空电池气体扩散电极在存放和放电过程中,电解液会在毛细力的作用下不断浸入电极。电解液在气体扩散电极中的浸入量与分布情况决定了气体扩散电极中的化学反应活化区,从而影响放电性能。通过实验测量了气体扩散电极开始浸液的4天内浸液量与放电性能的关系,并借助拓扑网络数值模拟电解液浸入多孔介质的过程帮助理解该实验现象。结果表明,随着放电过程的进行,浸液量和分布情况不断变化;气体扩散电极放电性能变化主要分为3个阶段:浸液饱和度为39.4%时放电性能最佳;浸液开始2~24小时进行迅速,浸液饱和度达到81%,放电性能小幅下降;24小时之后浸液增速大幅减缓,放电功率随浸液量增加大幅下降。     

裸露地表土壤风蚀及其电场数值模拟

土壤风蚀及电场机理研究是认识其灾害本质,进而实现有效防治的基础。采用颗粒流体动力学方法,建立裸露地表土壤风蚀的气-固耦合模型,并基于水的电离理论,建立了运动土壤颗粒碰撞带电模型。数值计算结果不仅从理论上再现了裸露地表土壤风蚀的发生、发展及达到动态稳定的过程,而且定量分析了土壤风蚀过程颗粒的带电特性及其产生的风蚀电场。在风-颗粒相互耦合作用下,裸露地表土壤颗粒的风蚀过程最终达到动态稳定,土壤风蚀量随高度呈指数规律递减,且贴近地表层风蚀量较大。土壤颗粒在运动中的碰撞使得颗粒发生带电现象,粒径较大颗粒带正电,粒径较小颗粒带负电;由带电土壤颗粒产生的风蚀电场强度随高度减小,且在风蚀过程中逐渐增强,在风蚀达到动态平衡时风蚀电场趋于稳定。本文综合考虑了风-土壤-电场的土壤风蚀过程,这将为建立更加符合实际、较为全面的土壤风蚀模型提供理论基础。     

交变电场作用下骨表面温升的实验研究

骨具有力电性质,这一性质可促进骨组织生长。骨既是生理器官又是介电材料,在交变电场作用下,其表现行为可能有生理作用。为此,本文测量了骨悬臂梁试样在交变电场下的表面温升与顶端挠度。发现在电压70V,频率为10~70kHz的交流电场下,最大表面温升达到2~4℃,最大挠度变化为9.0~78.7μm;在频率10kHz,电压为70~175V的交流电场下,最大表面温升达到4~6℃,最大挠度变化为13.0~114.3μm。同时测量了两种经典介电材料有机玻璃和聚乙烯在交变电场下的温升与顶端挠度,最大温升低于0.5℃,但是挠度与骨试样相当,所以相对高温升是骨特有的性质。将交流电压有效值替换成相同幅值的直流电压时,最大温升也低于0.5℃,基本没有挠度变化,所以相对的高温升反映了骨的交流性质。分析后认为,骨在交变电场作用下的温升由胶原的介电损耗引起。实验数据显示,骨在交变电场下,表面温度变化与加载电压的平方成正比,且在实验加载的10~70kHz频段内,骨的介电常数随频率的变化明显。