扭转超声振动系统中局部共振的研究

本文从扭转振动波动方程出发，推导出了具有类圆锥过渡段的复合阶梯型扭转变幅杆的频率方程解析表达式。从实验和理论上对该复合变幅杆的谐振频率随杆细端长度和直径的变化进行了测量和计算。通过对比，证明了复合振动系统中局部扭转共振现象的存在，并得到了其产生条件。     

碟形超声变幅杆的设计

优化超声变幅杆的形状结构可有效地提高水域声场分布和空化区域,提升对水域超声空化效果。通过模拟分析发现传统超声变幅杆在水域中具有声场分布均匀性差、变幅杆端部声压高等特征,不利于声波在水域中传播。基于此,提出并优化设计了一种具有碟形结构的变幅杆,位于变幅杆的最大振幅处的碟形结构,有更大的振动位移;模拟表明其水域声场和声压均衡度显著优于传统变幅杆,铝箔空化腐蚀实验进一步证实了其水域中的声压分布均匀性。同时,实验通过铝箔的空化腐蚀、KI剂量测定及工件表面油渍去除对比了传统变幅杆和碟形变幅杆,分析表明碟形变幅杆所在水域中有较大的空化腐蚀区域,腐蚀速率明显提升,声化学反应速率提高,油渍去除程度增强,说明了设计的碟形变幅杆能够促进空化泡的产生,增加水域空化区域。     

演示记忆合金弹簧的形状记忆效应的实验设计

设计了测试记忆合金弹簧的形状记忆效应的物理实验.描述了实验装置的设计和结构,给出了实验内容的设计和实验方法,包括观察测试记忆合金弹簧的温度-形变记忆效应实验和电流-形变记忆效应实验.根据测量数据,描绘了用该仪器得到的温度-形变曲线和电流-形变曲线.该实验可作为设计性实验在大学物理实验课中开出.     

扭振阶梯形变幅杆频率方程的一般表示

利用变截面杆扭报方程和边界条件，导出的扭振阶梯形变幅杆的频率方程，在S1=S2，或l1=l2时，并不适于实际情况．本文首先导出了扭振声传输线方程，并用之对阶梯形变幅杆的频率方程作了一般表示．     

粗细端等长阶梯形变幅杆的有限元分析

本文利用有限元分析软件ANSYS研究了一组粗细端截面积比不同的阶梯形变幅杆，得出了每个变幅杆的第一阶和第三阶谐振频率、粗细端分界面的相对位移和振幅放大系数。结果表明：ANSYS仿真值与实测值的平均偏差仅为0．3％，远小于常用式解析值与实测值的偏差；变幅杆粗细端分界面的运动类似受牵引的薄膜运动；而振幅放大系数与面积比成正比的结论可扩展到粗细端截面积比为100的情况。     

高能光源BPMS独立支架系统设计

高能光源(HEPS)要求束流轨道稳定性达到0.1 μm。束流位置探测器系统(BPM)作为储存环的重要系统,其测量数据在监测和实现束流轨道稳定中具有重要作用,需要具有长期稳定性。为抑制由于机械振动、环境温度变化导致的机械形变等对BPM探头机械稳定性的影响,需为BPM探头设计独立稳定的支撑系统,使其具有较高的固有频率、较小的振动放大比和较小的温度形变。本文首先考虑温度形变,选取具有良好温度稳定性的Invar36合金作为支架的主体结构材料;为加工及安装方便,杆板结构选作支架模型,通过仿真测试寻找最优结构;利用ANSYS软件中拓扑优化寻找限制空间内实现最大固有频率的模型结构,为支架设计做指导;加工支架实物,并在实验室测量。支架实验室测量结果与仿真结果进行比较,进而优化安装方式。在四种安装方式下对支架进行测试,为支架在光源实地安装提供参考。     

单光路分光光度计中光源影响的软件补偿方法

在单光路分光光度计中,照明光源随时间变化的不稳定性通常对颜色测量有很大的影响。在分析了光源随时间变化规律的基础上,提出了用软件自动修正单光路分光光度计的测量结果,从而排除了光源不稳定性所带来的影响。由实验数据找出的规律构造了两个修正因子:时间修正因子和波长修正因子。用它们对测量结果进行修正。实验证明这种方法有效的减弱了光源的影响。     

超声变幅杆设计用表的计算机编制(Ⅰ)

本文介绍定义三个新系数——半波谐振长度系数、位移节点长度系数、应变极大点长度系数,对一般使用的超声变幅杆设计计算公式和方程作适当交换,使其只含直径比一个自变量,进而用电子计算机编制设计用表的方法和结果.第(1)部分介绍指数型、圆锥型、悬链线型和两段等长圆柱的阶梯型半波谐振空载变幅杆计算公式和方程的变换、数字计算结果概述及设计用表的使用举例.     

声速测量实验原理讨论

对空气中声速测量实验原理进行了讨论,考虑了空气对声波的吸收,分别用平面波和球面波表示发射探头和接收探头之间的声波,导出了接收声压的表达式,分析了声压随探头间距的变化规律.结果表明,尽管声场不是理想驻波,但声压极值随探头间距按半波长周期性的变化规律与驻波共振原理得到的结论相一致,然而3种原理在解释接收声压幅值衰减规律时存在差异,其中球面波原理与实验现象最吻合.     

核形变随Z,N的变化与核子间相互作用的电荷无关性

用双能级模型以及与电荷无关的核子-核子相互作用研究核形变随Z,N的变化,得到了与实验大体相符的结果.     

若干组合超声聚能器的计算和测量

本文用近似理论导出了组合聚能器的谐振频率,放大倍数M_p,形状因数φ和输入阻抗的一般公式.在此基础上,对过渡段为圆锥形、指数曲线形、悬链线形的阶梯型聚能器,对窄端带有圆柱杆的组合圆锥形、宽端带有圆柱杆的悬链线形聚能器,分别给出了计算式.计算了在一定面积系数N下,上述聚能器的M_p,φ和在谐振频率附近输入阻抗与Kl_2的关系,给出设计曲线.实验验证了理论计算、理论值和实验值基本符合.     

射频感应耦合Ar-N2等离子体物理特性的Langmuir探针测量及理论研究

分别通过Langmuir探针测量和动力学模型模拟方法研究了射频感应耦合Ar-N2等离子体中电子能量分布、电子温度、电子密度等物理量随N2含量的变化规律.实验研究结果表明:电子能量分布呈现出非Maxwell型分布,并由双温分布向三温分布过渡;电子温度在不同的气压下随N2含量的增加呈现出不同的变化规律.在放电气压小于1.3 Pa时,电子温度随N2含量的增加而下降;当气压大于1.3 Pa时,电子温度随N2含量的增加先迅速上升而后缓慢下降.在不同的放电气压下,电子密度随N2含量的增加迅速下降.数值模拟结果与Langmuir探针测量结果趋势一致.     

振动切削刀杆参数化有限元设计研究

基于振动切削刀杆的结构特点,从其动力学问题的基本方程出发,建立了三阶梯对称刀杆的参数化有限元动力学模型;利用有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言APDL对其进行二次开发,编制程序绘制了阶梯刀杆尺寸对其谐振频率和夹紧间距影响的三维关系曲线,完成了三阶梯对称弯曲谐振刀杆的参数化有限元设计。对比本文有限元计算和文献1的解析计算与实验结果的差别,谐振频率和夹紧间距的计算误差分别为2.5％和3.5％,而相同的刀杆尺寸范围内解析法的计算误差分别是3％和5％。说明本文提出的方法能更好地逼近实验结果,从而为振动切削刀杆的设计提供了更加方便、准确的手段。     

甲烷旋流预混火焰动力学特性的实验研究

本文将气流扬声器作为激励源,研究旋流预混火焰在入口速度扰动下的火焰动力学响应特性,并通过测量不同扰动频率下的火焰放热率变化规律得到火焰传递函数。实验结果表明,随扰动频率的变化火焰结构会发生显著变化,火焰传递函数幅值随扰动频率的变化呈现单峰特性。当量比较小时,火焰传递函数的幅值可能大于1,火焰对速度扰动较敏感。利用n-τ模型对实验测量的火焰传递函数进行拟合,结果显示随当量比的增加,特征频率增加,且在特征频率两侧延迟时间不同。     

机械振动理论方法与直链烷烃性质研究

将直链烷烃分子看成是一个多自由度振动系统 ,用机械振动理论中的传递矩阵法计算了C2 ～C3 2 直链烷烃的固有频率 ,分析了固有频率随化合物结构单元的变化规律 .发现各阶固有频率中的基频与直链烷烃的结构型性质呈现出优良的相关性 ,用各阶固有频率之和表示的总频与直链烷烃的加和型性质也呈现出优良的相关性 ,将两者组合后还能够反映直链烷烃的凝聚型性质的变化规律 .在此基础上建立了直链烷烃的物化性能与基频和总频之间的定量相关模型 .用该模型对直链烷烃的电离能、沸点、临界温度、临界压力、密度、粘度、标准生成焓、离子标准生成焓、常压热容、折光指数等 10种不同类型性质的实验数据进行回归分析 ,相关系数均大于 0 .999.     

激振摆参数振动的实验研究

研究了一种激振摆参数振动的实验.当激振频率为激振摆固有频率2倍时激振摆会产生共振.实验探讨了激振摆从微阻尼振动到共振的幅时特性和幅频特性.对于小振幅纵向激振,当激振频率接近激振摆固有频率2倍时,激振摆的摆幅对激振频率很敏感,在减小频宽数使激振摆振动接近共振的过程中,激振摆的摆幅数随时间数会震荡变化(类似"拍"现象),"拍"的周期数和峰谷差数都随频宽数减小而增加;"拍"现象消失后继续减小频宽数,摆幅数随时间数将持续指数增大,运动失稳;在频宽数为零时,摆幅数随时间数增加最剧烈,即共振发生.通过激振摆理论模型对实验结果进行了动力学分析,非线性动力学方程的数值解结果与实验结果吻合较好.该实验研究对于解决与共振相关的问题有潜在的应用价值.     

Rn-Th偶偶核的八级形变研究

用推转壳模型在多维形变空间系统研究了Rn-Th偶偶核的基态性质及高自旋情形下的性质, 其中选取的形变自由度为β₂, β₃, β₄和β₅. 计算结果很好的再现了实验提取的转动惯量值. 势能面的研究表明, 随中子数的增加, 基态形状由近球形(N≈130)逐渐演变为八极形变(N≈136)后又发展成为稳定的四极形变(N≥140). 推转计算表明Rn-Th偶偶核的八极形变非常软, 在推转到高自旋情形下, 逐渐变为反射对称形变.     

超声变幅杆设计用表的计算机编制(Ⅱ)

本文用类似第(Ⅰ)部分的方法,编制了含指数型、圆锥型、悬链线型过渡段的阶梯型复合变幅杆的设计用表.表列了公式和方程的变换结果、概述了表格数据所反映的各种复合杆尺寸及性能参数的变化趋势,最后对设计用表举了应用例.     

转动中的材料形变检测方法探讨

扇叶因转动会产生形变,引起形变的参数主要由扇叶的形状以及旋转速度构成。本文主要介绍了寻找转动中材料形变的相应规律而设计的一系列实验及实验成果展示。不同于现有的观测方式,实验创新性地运用光学锁相成像技术获得的周期运动物体的准静态图像来定量测量形变程度,分析并找出相应规律,极大地降低了测试成本,在工程设计、产品检测等方面有着积极重要的意义。     

综合研究性实验试题:高温超导体特性测量综合实验

为了全面考察大学生的综合物理实验的水平,设计了高温超导体特性研究实验试题.实验提供了3个条带样品,要求学生根据超导体的特性,快速地找出其中的高温超导样品,并且设计实验方案,测量超导体样品的电阻随温度变化的关系曲线,确定该超导样品的临界温度.介绍了竞赛试题的实验内容并且给出解答,分析了参赛学生的实验考试结果.