混凝土损伤识别中的时间逆转成像方法

时间逆转成像技术具有定位准确和操作简单之特点,本文将其运用于混凝土结构损伤的检测．通过提取各换能器单元的发射信号和损伤散射信号构建超声波传播的传递矩阵然后对其进行奇异值分解,获得包含损伤信息的奇异向量;采用多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法,分别基于数值模拟数据和实验实测数据对混凝土结构内部损伤进行成像,实现了准确的损伤定位,并将成像结果与偏移成像法进行对比．此工作探索了将时间逆转成像技术应用于混凝土结构内部损伤实际工程检测可行性,为无损检测技术人员定性或定量分析混凝土结构的内部缺陷提供理论参考．     

基于红外热成像技术的电子封装缺陷无损检测方法

在电子器件封装制造和服役过程中,工艺及温度载荷容易引起器件内部界面分层等缺陷,严重影响产品良率和可靠性,及时发现这些内部缺陷十分重要.红外热成像检测技术由于非接触、实时记录、检测速度快、定量分析等特点,已逐渐成为无损检测等领域有效的检测手段.本文采用主动双面红外测量方法对塑封料和铜界面间的缺陷进行检测,得到了试样的表面温度分布与缺陷的尺寸和深度的对应关系.通过试验数据对缺陷深度理论计算方法进行了对比研究,实现了试样内部缺陷特征的定量化识别.     

基于视觉技术的光纤陀螺闭合光路光纤缺陷检测方法

针对光纤陀螺内部光纤在装配后光路闭合,无有效手段进行光纤缺陷检查,对光纤陀螺长期稳定可靠工作带来潜在危险的问题,提出利用红外视觉检测技术检查光纤缺陷,分析光纤缺陷图像特征,采用最大熵法进行图像分割,提出了结合直方图特征、缺陷区域形状特征、缺陷边界形状特征提取方法,采用改进的神经网络分类方法,用两层网络进行缺陷分类,识别判断不同类别的光纤缺陷。针对光纤缺陷图像的处理结果表明,该方法能够有效地检测光纤缺陷,对不可接受的缺陷能够100%地正确判断。     

聚能装药对混凝土靶板的侵彻研究

系统开展了不同药型罩材料、不同锥角、不同壁厚的聚能装药在不同炸高下侵彻混凝土试验, 研究了罩材料、锥角、壁厚、炸高等结构参数对漏斗坑直径、侵彻孔洞直径、漏斗坑深度以及侵彻深度等参数的影响规律;应用空腔膨胀理论计算了混凝土靶体阻力, 采用改进的伯努利方程和两阶段空腔膨胀理论获得了混凝土靶板在侵彻体作用下的侵彻深度和孔洞直径, 理论结果与试验结果基本吻合;基于AUTODYN 软件平台, 采用与试验一致的聚能装药结构, 开展了57 种工况下侵彻体成形过程的数值模拟研究, 并对其中典型工况的侵彻混凝土过程进行了数值模拟, 计算所得孔洞直径和侵彻深度与试验结果吻合较好, 在此基础上深入探讨了聚能装药作用下混凝土漏斗坑的形成机理, 分析表明, 铝药型罩的开坑机理不同于钢和铜药型罩.      

铁电薄膜在红外辐射作用下响应的解析解

本文研究了红外探测器中红外焦平面列阵的象元———铁电薄膜微桥在红外辐射作用下的输出信号。采用层合板作为力学模型,将铁电薄膜微桥结构简化为一块边长为微米量级、厚度为亚微米量级的夹层板,中间是铁电薄膜,上下表面为金属薄膜,上表面为金黑,下表面为铂(白金),上下表面都是电极。微桥的上表面接收周期为1/30秒的辐射方波脉冲信号。由于微桥十分微小,可以认为红外辐射在板面上均匀分布,又由于板的平面尺寸与厚度之比相当大,因此可以认为热传导只在板厚的方向进行,问题变为一维的。采用适当的力-电-热耦合的控制方程,利用级数解,算出铁电薄膜微桥在红外辐射作用下的力学响应和薄膜内的力、热、电输出信号,并对结果作了分析比较。     

铝制容器焊缝超声阵列成像方法研究

针对铝制容器焊缝内部缺陷检测问题,本文提出一种基于斜入射的超声阵列全聚焦成像方法。基于斯涅尔定律,研究了超声波在界面中的传播特性,确定了引入楔块下声束的传播路径,并将提出的斜入射超声阵列全聚焦成像技术用于铝制容器焊缝缺陷检测。仿真和实验结果表明,利用该方法可很好地实现焊缝中缺陷的检测。本文研究工作为焊接构件安全评价提供了可行的技术方案。     

刚性弹丸撞击下混凝土板侵彻极限深度与痂斑极限厚度经验公式的验算

为了估算混凝土板在外来飞射体撞击下的侵彻极限深度与痂斑极限厚度,总结了以往试验与理论研究成果,评价了几种有代表性的经验公式,对4种具有不同特征参数的导弹撞击混凝土板时的侵彻极限深度与痂斑极限厚度进行了对比。结果表明,现有的经验公式估算侵彻极限深度的差异不大,而估算痂斑极限厚度有时差异较大。     

应用SR—CT技术研究陶瓷材料的孔隙结构及密度分布

采用同步辐射X射线对烧结后的工程结构陶瓷材料进行投影成像，应用断层成像技术进行内部结构三维图像重建，获得了材料内部微结构和微缺陷尺寸大小、分布和界面形貌图像，由此计算出陶瓷材料的孔隙率及密度分布。     

长杆弹对混凝土的侵爆效应

对适用于长杆弹在混凝土介质中侵彻和爆炸全过程的三维数值模拟方法和技术进行了研究。描述了进行相应数值模拟的有关方法和关键技术。确定了靶体C30混凝土材料所使用的本构模型及其相应的参数。对卵形头长杆弹在C30混凝土中侵彻到一定深度再爆炸的全物理过程进行了三维数值模拟,分别给出了C30混凝土靶体在侵彻和爆炸作用下的破坏效应图像。将侵彻计算图像与实验结果进行了比较,两者定性符合。     

基于MEMS和光学读出的非制冷红外成像技术

由于军事和商业应用的巨大潜力,红外成像技术至今仍是研究热点之一。针对本课题组提出的基于MEMS和光学读出的新型非制冷红外成像技术,本文一方面通过有限元仿真分析,详细讨论了新型无基底双材料微梁阵列FPA的热转换效率和热变形效率,另一方面通过光学理论分析,详细讨论了光学读出系统在极限操作下的光学测量灵敏度。理论和仿真分析显示,课题组提出的非制冷红外成像技术的NETD的理论极限与当前制冷型红外成像技术的典型指标相当,约为4mK。同时,本文对设计制作的FPA,在构建的系统上进行了红外实时成像实验和理论仿真分析,显示其系统级NETD已达到110mK。     

遥感技术用于固体力学实验研究的新成果

在岩石、混凝土和钢材加载直到破坏的过程中用红外和微波遥感技术进行了观测研究．发现这些材料在加载过程中其红外和微波辐射温度、红外辐射波谱及红外热像均随应力的变化而变化．材料破坏前这些变化表现出某些前兆性特征．研究表明遥感技术可作为固体力学研究的一种新手段，并可望在工程上得到应用     

Experimental study of the temperature field generated during orthogonal machining of an aluminum alloy

During the machining of metals, plastic deformation and friction lead to the generation of heat in the workpiece, which results in thermomechanically coupled deformation. Recently, several numerical models of this highly coupled process have been produced in response to increased interest in high speed machining. It is important to characterize the thermal field in the cutting zone in order to completely verify these models of high speed machining and to direct further advancement in this area. In this work, HgCdTe infrared detectors are used to experimentally measure the temperature distribution at the surface of a workpiece during orthogonal cutting. From these temperature measurements, the heat generated in the primary shear zone and the friction zone can be examined and characterized. A modified Hopkinson bar technique has been developed to perform orthogonal machining at speeds ranging from 10 to 100 m/s. In the present work, a cutting velocity of 15 m/s is employed in all the tests in order to demonstrate the capability of the apparatus and characterize thermal fields during low speed machining. Temperature fields are obtained during the orthogonal cutting of aluminum as a function of depth of cut. It is seen that depth of cut can vary both the maximum temperature as well as the distribution of the temperature field in the aluminum workpiece. the maximum temperature increased with depth of cut (238°C for 1.5 mm cut, 207°C for 1.0 mm cut and 138°C for 0.5 mm cut) and the temperature field extended further beneath the cut surface with decreasing depth of cut.     

利用红外热像技术快速确定材料疲劳极限

基于能量理论，阐述了利用红外热像方法确定材料疲劳极限的原理，并利用红外热 像仪对具有矩形截面的钢试件进行了疲劳试验，通过记录疲劳试验过程中试件表面的温度变 化，经处理后得到了该种材料的疲劳极限. 试验表明，利用红外热像技术可以快速、准确地 确定材料的疲劳极限. 同时，该方法还具有可靠、经济、便捷等优点.     

锚固体变形破坏过程中红外温度场与应力场的分析与比较

应用红外热像技术分别对不同类型的锚固体加载变形破坏过程进行了试验研究。试验结果表明,对于中心位置布置单根锚杆的锚固体:应力峰值前,随着荷载的增加,红外温度场呈现整体均匀性升温变化;应力峰值以后,在锚杆周围形成一个由多条不同等温线组成的区域,其形状是以锚杆为中心的近似圆形区域,由内向外温度逐步降低。有锚杆一侧围岩红外温度高于无锚杆一侧,锚杆周围形成一个近似"喇叭"状的等温线图;高温等温线对应高应力区,低温等温线对应低应力区;红外温度场与应力场的空间分布存在对应关系。     

温度梯度对热致型形状记忆聚合物板力学性能的影响

形状记忆聚合物作为一种新型的智能材料,由于质量轻、成本低以及变形回复率大等优势,已经在航空、医学等领域得到广泛应用。当前对于热致型形状记忆聚合物力学行为的研究,大都集中在整体变温的情况下,随着应用环境的越来越广泛,温度梯度对材料力学性能的影响效果越发重要。本文在均匀应力的假设下,给出材料在不同初始和传热条件下的温度梯度分布情况,结合传热学和热致型形状记忆聚合物相变理论本构模型,分别讨论了不同温度梯度对存储应变、弹性模量等力学性能的影响,通过理论分析和实验数据对比验证了模型正确性。本文研究可为不同导热情况下,对热致型形状记忆聚合物力学行为监测提供思路,也为形状记忆聚合物的进一步工程应用提供理论依据。     

准静态一维应变实验装置的设计与验证研究

准一维应变状态测试技术对混凝土等脆性材料的力学性能研究具有重要意义,而目前准一维应变实验装置设计单一、互换性较差,所以无法实现普及。针对上述情况,本文在套管围压装置的基础上进行叠加式设计与组合式分离设计,旨在建立一套结构简单、适用性广的准静态被动围压装置。基于数值模拟方法,本文对混凝土试样在一维应变状态与套管围压作用下的力学特性进行研究,从而分析混凝土试样在套管装置下能达到一维应变状态的程度;同时,对叠加式套管与整体式套管的性能进行比较,发现叠加式套管理论上能在准一维应变实验中很好地代替整体式套管。组合式分离设计的有效性最终通过相关实验得到验证。     

锚杆与围岩加载过程的红外热像模拟实验研究

应用红外热像技术，对锚杆与围岩加载变化破坏过程中的红外辐射现象进行 了实验研究. 结果表明： 无锚杆试块红外辐射温度随着荷载增加，呈现整体均匀升温变化；试块布置锚杆后其承载能 力增加，红外辐射温度也明显升高，应力峰值后，在锚杆周围形成一个由不同等温线组成的 区域，由内向外温度逐步降低，锚杆周围红外温度场与应力场，在形状和空间分布上有很好 的相似性，红外热像高温区和低温区分别对应高应力区和低应力区.     

锚固体红外温度场与应力场特性研究

为了研究锚固体力-热耦合机制,分别对不同类型的锚固体加载变形破坏过程进行试验研究。应用红外热像技术,获得红外温度场,同时对锚固体进行应力场数值分析。结果显示:中心位置布置单根锚杆的锚固体;应力峰值前,随着荷载的增加,红外温度场呈现整体均匀性升温变化;应力峰值后,在锚杆周围形成一个由多条不同等温线组成的区域,其形状是以锚杆为中心的近似圆形区域,由内向外,温度逐步降低;有锚杆一侧围岩红外温度高于无锚杆一侧,锚杆周围形成一个近似"喇叭"状的等温线图,高温等温线对应高应力区,低温等温线对应低应力区,红外温度场与应力场之间存在空间分布对应关系。     

超高温、大热流、非线性气动热环境试验模拟及测试技术研究

超高温、大热流、非线性气动热环境试验模拟技术及相应的极端高温环境力学测试技术,是高超声速飞行器防热材料和结构安全设计中事关研制成败的关键技术。本文介绍了自行研制的可实现高至210℃/s的极快非线性升温速率、能够生成高达2MW/m2的瞬态非线性热流密度、实现高达1500℃超高温氧化热环境的石英灯红外辐射式气动热环境试验模拟系统。基于这一性能优越的超高温气动热环境试验模拟系统,发展了如下超高温热环境力学测试技术:1)提出对环境光变化不敏感的主动成像数字图像相关方法,实现了C/SiC复合材料1550℃高温变形的非接触、全场光学测量;2)发展了1400℃超高温热/力联合试验环境下SiC/SiC复合材料结构的断裂特性试验测试技术。本文还简要介绍了高速巡航导弹翼面结构900℃高温热振联合试验,950℃高温非线性热环境下的蜂窝结构隔热性试验等研究内容。本文所发展的超高温气动热环境试验模拟技术和高温热环境力学测试技术,对航天航空领域高超声速飞行器的研制具有重要的军事工程应用价值。