应力波在管道中传播的实验研究

实验研究了轴对称加载条件下,在有、无缺陷的管道中应力波的传播特性。实现了在非弥散频率范围内单模态应力波的激励;在无缺陷的情况下研究了应力波的反射、衰减等;同时研究了缺陷前后不同点、距缺陷一定距离的同一截面上的多点对激励的响应。结果表明,由于在波的传播过程中衰减相对较小,这种方法有望实现管道的长距离缺陷检测。     

激光超声无损检测

本文介绍自行研制的非接触式激光超声激励和检测系统,采用共焦式法布里—珀珞干涉仪实现对纳米量级微幅单次超声窄脉冲的检测,并应用该系统进行激光超声探伤及测定材料弹性常数的研究,实验结果表明激光超声技术是有效而且实用的     

激光修复中的若干关键问题及常用检测技术

作为金属增材制造的重要分支,激光修复技术是装备再制造等战略性新兴产业的核心技术之一,已在航空航天、国防装备等关键领域获得推广应用。研究结果表明应力、应变场的演化与成型后修复体的缺陷分布、几何形貌等紧密相关,是决定修复质量的关键因素之一。相关参量的在线测量与表征是工业界和学术界广泛关注的重要问题,然而激光修复过程复杂、测量环境恶劣,传统检测方法和技术难以直接应用,迫切需要发展适用于激光修复工程的检测新技术。目前,与激光修复过程相匹配的原位监测手段仍然较为匮乏,对此本文调研分析了激光修复中的关键问题、常用检测技术的优点和所面临的挑战,并进行了展望,可为激光修复工艺研究提供有益借鉴。     

激光诱导应力波测量薄膜界面强度研究进展

薄膜界面强度是影响多层薄膜装置性能的重要参数.激光诱导应力波技术是在可控制和非接触条件下定量测量薄膜界面强度最有效的技术之一.在采用高强度应力波短脉冲加载实现界面层裂的同时,通过光学测量薄膜自由面瞬态位移,并利用应力波理论计算得到临界界面强度.通过精确控制试样几何形状及尺寸,包括拉伸、剪切和复合型在内的各种界面加载模式都可以实现.本文对激光诱导应力波测量薄膜界面强度研究进展进行了综述,并特别强调了不同加载模式的实现方法,高强度超薄薄膜的界面测量技术,以及如何通过辨别薄膜自由面瞬态位移光学干涉信号中的某些特殊性征来实时判断和测量界面的层裂.     

激光诱导应力波测量薄膜界面强度研究进展

薄膜界面强度是影响多层薄膜装置性能的重要参数.激光诱导应力波技术是在可控制和非接触条件下定量测量薄膜界面强度最有效的技术之一.在采用高强度应力波短脉冲加载实现界面层裂的同时,通过光学测量薄膜自由面瞬态位移,并利用应力波理论计算得到临界界面强度.通过精确控制试样几何形状及尺寸,包括拉伸、剪切和复合型在内的各种界面加载模式都可以实现.本文对激光诱导应力波测量薄膜界面强度研究进展进行了综述,并特别强调了不同加载模式的实现方法,高强度超薄薄膜的界面测量技术,以及如何通过辨别薄膜自由面瞬态位移光学干涉信号中的某些特殊性征来实时判断和测量界面的层裂.

     

激光诱导应力波测量薄膜界面强度研究进展

薄膜界面强度是影响多层薄膜装置性能的重要参数。激光诱导应力波技术是在可控制和非接触条件下定量测量薄膜界面强度最有效的技术之一。在采用高强度应力波短脉冲加载实现界面层裂的同时,通过光学测量薄膜自由面瞬态位移,并利用应力波理论计算得到临界界面强度。通过精确控制试样几何形状及尺寸,包括拉伸、剪切和复合型在内的各种界面加载模式都可以实现。本文对激光诱导应力波测量薄膜界面强度研究进展进行了综述,并特别强调了不同加载模式的实现方法,高强度超薄薄膜的界面测量技术,以及如何通过辨别薄膜自由面瞬态位移光学干涉信号中的某些特殊性征来实时判断和测量界面的层裂。     

基于激光超声场检测的材料常数测量方法

由于采用干涉仪的激光超声技术造价较高,对环境噪声极为敏感,很难在工业中得到广泛应用,为此开发了基于压电传感器的激光超声场检测仪(LUFT)。该系统采用激光激发、压电传感接收的方式,既保留了激光高分辨率的优势,又兼具了系统造价低、使用方便的特点。本文中,利用该检测仪对标准钢试样及不同厚度的铝试样进行了测量,获得其表面波和纵波波速,并根据固体力学理论得到铝的泊松比和杨氏模量。计算结果与文献参考值误差较小,说明该方法的可行性,也说明了该激光超声场检测仪的可靠性。     

基于应力波传播机理的混凝土无损检测研究综述

混凝土结构在基础设施中应用广泛,但环境与荷载导致材料和结构的老化损伤问题,势必影响材料性能及耐久性和结构完整性及安全性.构建有效的混凝土材料性能评估和结构损伤识别体系是当前研究热点.现有研究因对应力波传播机理不深入理解、损伤定位定量模型理想化、损伤形式简化等问题仍存在局限性.因此,开发普适全面、稳定可靠的无损检测系统,对在建或既有混凝土结构服役状况进行长期、实时跟踪,具有重要学术意义和工程应用价值.本文结合混凝土无损检测领域的国内外研究现状及进展,从智能压电材料振动机理研究、混凝土无损检测方法发展、基于应力波的无损检测研究进展这三个逻辑层面,即按照研究手段到研究方法再到具体研究方案的顺序,循序渐进地对混凝土材料性能评估和结构损伤识别的研究进行了成果总结和方法提炼;基于此进一步概述了该领域所存在的瓶颈问题、研究重难点,最后提出了针对这些局限性的混凝土无损检测研究展望.     

基于激光超声的GH4169高温合金残余应力检测

目前GH4169高温合金残余应力的检测手段多为有损检测或者检测受限的无损检测,激光超声作为一种具有非接触、高精度和无破坏性等优点的检测手段,鲜被应用于检测GH4169高温合金残余应力的分布特征.本文采用ABAQUS有限元软件模拟了热弹机制下,激光超声检测GH4169高温合金残余应力的声弹效应,为使用实验室自主研发的激光超声检测设备检测GH4169涡轮盘的残余应力提供基础,并重点将激光超声检测结果与X射线检测结果作对比.结果表明:GH4169高温合金的表面波波速与应力之间具有良好的线性关系;在实际检测过程中,由于检测范围不同,激光超声检测结果与XRD检测结果有一定差距,但均为压应力且趋势一致.     

线状脉冲激光激发双层圆柱的波传播

该文建立了一个物理模型来预测均匀、各向同性双层固体圆柱在激光烧蚀或热弹激发下的弹性波传播规律.在建模中忽略了激光源的光学穿透和材料的热扩散.采用空间和时间上的双重傅氏变换对理论模型进行求解,得到其位移场的变换解.通过对铝壳铜芯和铜壳铝芯的数值计算,得到不同内外径比下瞬态位移响应的时域和频域数值波形.用传播路径分析发现结果中存在界面反射波,这可以表明所建立的理沦模型和计算方法是有效的,同时其余波的传播也被分析和解释.     

以能量密度为参量的管中导波无损检测参数选择

一般情况下，检测管状结构时采用位移分布或应力分布来选择超声无损检测的导波模式及其频厚积，这在有些情况下是不合适的。本文用总能量密度来选择检测管状结构的最佳导波模式及其频厚积，并用位移分布进行了比较，最后用混合边界元法进行了数值模拟，对其结果的有效性进行了验证。结果表明，总能量密度能有效的选择检测管材的最佳导波模式及其频厚积范围的检测的最佳位置。     

Stress evaluation by pulse-echo ultrasonic longitudinal wave

In this paper, an activity aimed at developing an ultrasonic technique for evaluation of states of stress, and in the presence of gradients deriving from local effects of concentrated stress, is presented. The approach is based on the acoustoelastic effect in which ultrasonic wave propagation speed is linked to the magnitude of the stresses present. The technique developed calls for the use of longitudinal waves in pulse-echo technique that propagate in a direction perpendicular to the surface of the work piece. The technique has been applied in different experimental configurations on test specimens with concentration of stresses deriving from notches and fatigue cracks and has furnished encouraging results that highlight the potentiality of the method.     

多孔材料中声波的传播与演化

采用两相多孔介质的拉格朗日模型来描述一种理论流体充填的多孔弹性固体材料,其中孔隙度的变化满足一个附加的平衡方程。     

小内力平板弹性波散射问题的摄动方法

基于平板小挠度弯曲波动方程,采用摄动方法具有纵向内力作用下的平板开孔弹性波的散射问题进行了研究,得么了传播稳态波时此种平板弯曲波动问题的分析解,分析了均匀纵向内力对弹性波散射结果的影响,作为算例,本文给出了平板圆形开孔的动应力集中系数的数值结果,并对计算结果进行了讨论。     

Experimental Investigation of the Generation of Internal Waves by a Vertical Cylinder in a Near-Surface Pycnocline

A bench study of the amplitudes, mode composition, and phase structure of the internal waves generated by a vertical cylinder in the presence of a near-surface pycnocline has been performed; the pycnocline took the form of a stratified fluid layer located between two quasi-homogeneous layers of thicknesses h ₁ and h ₂=2h ₁. In the experiments, the cylinder traveled at velocities critical with respect to internal wave generation. Different cases of model submergence relative to the pycnocline are considered. The dependence of the mode structure and the amplitude-phase characteristics of the forced internal waves on the body velocity and its relative submergence is analyzed. The parameters of both steady and unsteady wave systems are studied.The data obtained make it possible to predict the forced wave parameters and the critical body velocities for given model dimensions and pycnocline parameters.     

激光照射圆柱体产生热应力的分布

热应力是一种常见的普遍现象,是辐射加固技术和激光武器效应必遇到的一个问题。因此,对其剖析,具有较大的实用价值,本文叙述分为五部分：简化假设,基本公式与求解方法,激光照射产生的温度分布,热应力的求解和几点结论。     

Stability and Instability of Fourth-Order Solitary Waves

We study ground-state traveling wave solutions of a fourth-order wave equation. We find conditions on the speed of the waves which imply stability and instability of the solitary waves. The analysis depends on the variational characterization of the ground states rather than information about the linearized operator.     

Equivalence Theorems on the Propagation of Small-Amplitude Waves in Prestressed Linearly Elastic Materials with Internal Constraints

By extending the procedure of linearization for constrained elastic materials in the papers by Marlow and Chadwick et al., we set up a linearized theory of constrained materials with initial stress (not necessarily based on a nonlinear theory). The conditions of propagation are characterized for small-displacement waves that may be either of discontinuity type of any given order or, in the homogeneous case, plane progressive. We see that, just as in the unconstrained case, the laws of propagation of discontinuity waves are the same as those of progressive waves. Waves are classified as mixed, kinematic, or ghost. Then we prove that the analogues of Truesdell"s two equivalence theorems on wave propagation in finite elasticity hold for each type of wave. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

Nonlinear Waves and the Origin of Bubbles in Fluidized Beds

Early experiments in the mid-1940s established two different regimes of behavior of fluidized systems. These are broadly classified into systems that exhibit massive phase segregation, leading to particle-free regions called bubbles, and those that do not. Explaining the origin of bubbles and of these two regimes has represented both a technological and scientific challenge since then. The late 1960s through the 1970s saw a series of illuminating experiments that established many features of the flow regimes and their characteristics through both flow visualizations and quantitative measurements. Recent numerical and theoretical work has come close the resolving the problem. This paper represents the written version of the talk given at the Symposium in honor of Leen van Wijngaarden's retirement. In it, I review the history of progress on the problem in two giant 25-year steps.