模式转换环形耦合振动超声辐射器

提出了一种新型耦合振动环形超声辐射器,辐射器由纵振换能器及变幅杆激励特定尺寸的金属圆环,使其能有效地将纵向振动转化为圆环的径向轴向耦合振动从而向环的径向、轴向辐射超声波,并且在环的中心形成聚焦声场。推导了该辐射器的等效电路,给出了等效电路法和有限元法优化设计环形超声辐射器的详细过程。研究了耦合振动环形超声辐射器的谐振特性及其辐射声场特性,根据理论计算结果加工了相应的环形超声辐射器,实验测试结果与理论计算结果符合得较好。本文提出的模式转换环形耦合超声辐射器可望在声化学等液体处理领域获得应用。      

基于平面超材料的Fano谐振可调谐研究

基于两段相同金属分裂环谐振器构成的单层结构, 从理论及实验方面研究了平面超材料的可调谐Fano谐振. 实验测量了平面超材料对TE和TM入射波的电磁响应, 利用电磁波的入射角度控制Fano谐振的强度, 实现了谐振的开关特性, 谐振频率红移可达到21%. 基于有限元法给出了平面超材料的场分布, 强的正常色散表明平面超材料的电磁响应可类比经典电磁诱导透明现象, 仿真与实验结果相符合. 对称结构超材料Fano谐振的开/关特性为超材料性能的可调谐控制提供了有效途径.     

声柱谐振时的频率和效率

本文从实验和理论方面对声柱谐振时的频率进行了研究,并对声柱谐振时的效率作了理论计算。结果表明,谐振频率随扬声器单元数N的变化近似地按线性规律增加;而谐振时的效率在N少于3时与N成正比,当N大于4时逐渐趋于平缓。 文中还表明了将声柱中各个扬声器作为长管一端的平面活塞辐射源处理更符合于实验结果。     

基于改进的径向基函数神经网络的铁磁谐振系统混沌控制

面向中性点直接接地电力系统发生的铁磁谐振过电压所显现的混沌特性，在径向基函数神经网络的基础上，提出引进一种极大熵学习算法对该混沌系统进行控制.该方法通过最优化一个目标函数导出中心向量的学习规则，充分利用网络隐层的聚类功能，极大改善网络的回归和学习能力.对具体的铁磁谐振系统的数值实验证实了该方法在针对铁磁谐振过电压混沌控制中的有效性和可行性. 关键词： 中性点直接接地系统 混沌控制 径向基函数 极大熵原理     

RLC串联谐振电路实验的相关问题探讨

通过理论分析了串联谐振电路的谐振原理,探讨了RLC串联电路的谐振特性,包括谐振频率、谐振电压和品质因数.由于电感阻抗的存在对电路谐振特性造成了一定的影响,在实验中发现,谐振特性曲线比理论曲线更平坦,测量的品质因数Q值比理论值偏小.     

新型热声谐振机构的理论分析和实验验证

谐振管作为热声发动机的重要组成部分,其长度占整个系统轴向长度的大部分。本文提出了一种利用液体和弹性膜组成谐振系统的方法,并使用这种谐振系统取代谐振管,使系统轴向尺寸减少为原来的1/5。文中利用线性热声理论对该谐振系统的谐振频率进行了计算,并对不同阻尼系数对系统的耗散做出了分析。实验结果表明,在利用驻波热声发动机驱动的情况下,谐振系统自激起振,谐振频率为360 Hz,实际谐振频率与计算值误差在5%以内。     

周期性磁谐振材料本构参数的理论分析

将薄的磁谐振介质板等效为面磁流, 利用周期性边界条件, 给出了面磁流的指数形式. 通过计算无穷个面磁流在不同空间位置上产生的总电场和总磁场, 推导出了周期性磁谐振人工材料的色散关系和布洛赫阻抗, 进而获取了布洛赫本构参数的理论计算公式. 由于考虑了磁谐振人工材料中的电反谐振对布洛赫介电常数和磁导率的影响, 所以基于仿真实验的布洛赫本构参数的提取值和布洛赫本构参数理论预测值之间的误差很小, 这说明本文推导的布洛赫本构参数的理论计算公式在描述周期性磁谐振材料的电磁特性方面是十分有效的. 这些理论公式将在解释磁谐振现象、设计和优化周期性磁谐振材料等方面提供重要的理论依据. 关键词： 周期性结构 磁谐振 布洛赫本构参数 面磁流     

纵向振子共振频率的理论和实验研究(1)

本文摘要总结了纵向振子径向和纵向共振频率的一些公式;对带孔和带盖板的圆盘振子,给出了计算径向共振频率的经验公式。本文重点研究了电边界条件对纵向共振频率的影响以及径向和纵向振动的耦合,并给出了适合工程计算的公式。其中耦合问题和实验与理论的比较在本文的第二部分介绍。     

热扩散效应在热声分离中的作用机理

在充满二元混合气体的声波谐振管中,振荡的气体会在径向上建立振荡的温度梯度,径向的温度梯度会引起两种组分的分子沿着不同方向进行扩散,在这种热扩散效应和热声效应的共同作用下,声波能够把混合气体中的两种组分分别带向谐振腔的速度节点和压力节点,使得混合气体在声波传播方向上逐渐分离。为了研究热声分离过程的机理,本文对一个半波长的声波谐振管进行了二维的建模,并基于可压缩的SIMPLE算法,通过求解He-Ar混合气体的速度场、温度场和一种组分的浓度场,对谐振腔内的传热传质过程进行了详细的数值模拟研究。数值模拟结果与文献的理论计算值进行了比较,结果符合良好。随后,通过研究一个周期内径向上的温度、速度和Ar的摩尔分数分布,揭示了径向上的热扩散过程,以及中间气体与边界层内气体之间的热质交换过程,完整地解释了热声分离过程的发生机理。     

同向振动L-L振动方向变换器的等效电路

基于表观弹性法和机电类比原理,推导了L-L振动方向变换器正交复合振动系统的机电等效电路及谐振频率方程。分别利用等效电路法、波动方程法,通过有限元法计算并结合实验测试分析了变换器同向振动的共振频率与其纵向及横向尺寸的变化规律。研究表明,变换器做同向振动时的共振频率随其纵向尺寸的增加而减小,随其横向尺寸的增加而增大;比较三种方法计算结果可知,本文给出的等效电路模型计算结果和有限元仿真结果均与实验测试结果相吻合,为该类超声振动系统的设计提供较为精确的设计理论。     

Extraction of isotropic points using simulated isoclinics obtained by photoelasticity-assisted finite element analysis

A method for extracting isotropic points in structures using simulated isoclinics obtained from a combination of photoelastic experiments and finite element analysis (FEA) is presented. This method is divided into two parts. The first part involves the confirmation of the boundary condition necessary for FEA using isochromatics obtained by photoelastic experiments. The second part involves the determination of isotropic points using simulated isoclinics obtained by FEA under the boundary condition confirmed by photoelastic experiments. This method is applied to a ring and T-shaped plates subjected to a compressive load. The results show that the isotropic points in the ring and T-shaped plates could be accurately and easily extracted by this method.     

基于场致发射阴极阵列的太赫兹源的物理机理研究

本文对一种基于场致发射阴极阵列(FEA)的太赫兹辐射源的物理机理进行了理论分析和粒子模拟验证. 采用场匹配法分析了器件的高频场结构, 确定π模作为器件的最优工作模式; 利用线性理论分 析了器件的注波互作用过程, 揭示了高频场对FEA阴极发射电流的预调制作用以及电子在阴阳极间隙的渡越时间效应 是器件起振的物理原因; 分析得出了π模起振条件; 粒子模拟结果与理论分析具有较好的一致性.     

一种陶瓷径向绝缘强流二极管耐压结构设计

 对外径230 mm的陶瓷绝缘板，依据强流真空二极管径向绝缘的设计思想，设计加工了“锥-柱”型阳极外壳，并在传输线内筒和阴极杆末端位置增加了均压罩和屏蔽环结构。利用静电场有限元程序计算了陶瓷-真空界面电场分布，通过对外壳细节结构以及均压罩、屏蔽环形状和位置的调整，使得真空界面上沿面场强和三结合点处场强均得到了有效控制。在单线长脉冲加速器上进行了实验研究，结果显示，二极管能够耐受400 kV、脉宽大于200 ns的脉冲电压，运行稳定，达到了理论设计要求。     

光刻投影物镜光学元件运动学支撑结构的设计与分析

为了实现曝光工作过程中深紫外投影光刻物镜的动态稳定性,设计了一种能够消除温度和应变影响的光学元件运动学支撑结构,研究了如何利用该支撑结构消除温度变化和外界应变对光学元件面形的影响。首先,计算单个支座的径向柔度,并与有限元分析结果进行比较。然后,分析在不同温度载荷和外界应变工况下光学元件上、下表面面形的变化,并与三点胶粘固定支撑方式下的结果进行了比较。计算结果表明：通过理论公式推导的支座径向柔度与仿真结果的误差绝对值小于2．2％;温度升高0．1℃时光学元件上下表面面形RMS值小于0．36nm;平面度公差5μm时面形RMS值小于0．05nm。与三点胶粘固定方式相比,运动学支撑方式能够有效消除温度变化和外界应变对光学元件表面面形的影响．     

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用有限元软件Fluent对EAST超导磁体电流引线中氦气流阻进行了计算。计算中对氦气模型进行了简化和分段,相邻两段模型间采用流量边界条件和压力边界条件进行耦合。计算结果表明:氦气的压力降主要集中在靠近室温端;气体模型厚度越薄,氦气压力降越大;通过电流引线的电流越大,氦气的压力降越大;在引线片凸纹的狭窄处氦气速度很大,在靠近室温端时最大可以达到21m.s-1左右。     

基于有限元方法的离子俘获装置模拟计算

利用有限元程序ANSYS,开展潘宁离子俘获装置的电场模拟计算。基于电场数据,结合Runge_Kutta_Fehlberg方法进行潘宁装置在多种模式下的离子俘获过程模拟工作,得到了准确的离子俘获结果。并对实际条件下具有偏离理想情况电极分布的俘获装置进行了优化计算及电场分析,同样实现了离子俘获过程的准确模拟。有限元方法用于离子俘获装置的电场计算以及后续离子俘获过程模拟流程的建立,为类似的电势阱离子俘获装置建造运行提供有效的技术支持。     

Mechanism of the excitation of single pure mode L（0, 2） and its interaction with the defect in a hollow cylinder

Guided elastic waves have a great potential in pipe inspection as an efficient and low-cost nondestructive evaluation （NDE） technique, among which the wave of mode L（0, 2） receives a lot of attention because this mode is the fastest mode in a weakly dispersive region of frequency to minimize dispersion effects over a long distance and sensitive to the defects distributed circumferentially. Though many experimental and numerical researches have already been carried out about the excitation of L（0, 2） and its interaction with the defect in a hollow cylinder, its excitation mechanism has not been clarified yet. In this paper based on the transient response solution of the hollow cylinder, derived by the method of eigenfunction expansion, the theory about the exciting mechanism of mode L（0, 2） is advanced and the effects of the spatial distribution, vibration frequency and direction of the external force on the excitation are discussed. And the pure mode L（0, 2） is excited successfully under the parameters obtained through theoretical analysis. Furthermore, its interactions with some kinds of defects in hollow cylinders are simulated with the method of finite element analysis （FEA） and the results agree well with those obtained by other researchers.     

磁屏蔽罩在梯度静磁场中的受力研究

在有梯度的静磁场中,对由软磁材料制作的磁屏蔽罩所受的静磁力的量级进行了评估。使用有限元分析和实验测试的方法研究了纯铁方形屏蔽罩在梯度静磁场中的受力情况,结果表明：把内腔尺寸100mm×100mm×150mm、罩体厚度为20mm的方形屏蔽罩放置在强度约为0.2T、梯度为0.03T?m?1的磁场中,其所受的静磁力约为184N,与其自身重力相当;静磁力随磁场强度的升高而增大;有限元分析与实验测试结果的偏差在0.2T背景磁场下约为21%。因此,在考虑一定余量的情况下,使用有限元计算评估屏蔽罩在静磁场中的受力情况是一种有效和比较可靠的方法。     

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在有梯度的静磁场中,对由软磁材料制作的磁屏蔽罩所受的静磁力的量级进行了评估.使用有限元分析和实验测试的方法研究了纯铁方形屏蔽罩在梯度静磁场中的受力情况,结果表明:把内腔尺寸100mm×100mm×150mm、罩体厚度为20mm的方形屏蔽罩放置在强度约为0.2T、梯度为0.03T?m-1的磁场中,其所受的静磁力约为184N,与其自身重力相当;静磁力随磁场强度的升高而增大;有限元分析与实验测试结果的偏差在0.2T背景磁场下约为21%.因此,在考虑一定余量的情况下,使用有限元计算评估屏蔽罩在静磁场中的受力情况是一种有效和比较可靠的方法.     

Structural effects of three-dimensional angle-interlock woven composite undergoing bending cyclic loading

This paper reports the structural effects of three-dimensional (3-D) angle-interlock woven composite (3DAWC) undergoing three-point bending cyclic loading from experimental and finite element analysis (FEA) approaches. In experiment, the fatigue tests were conducted to measure the bending deflection and to observe the damage morphologies. By the FEA approach, a micro-structural unit-cell model of the 3DAWC was established at the yarn level to simulate the fatigue damage. The stress degradation at the loading condition of constant deformation amplitude was calculated to show the degradation of mechanical properties. In addition, the stress distribution, fatigue damage evolution and critical damage regions were also obtained to qualitatively reveal the structural effects and damage mechanisms of the 3DAWC subjected to three-point bending cyclic loading.