压缩载荷下 PZT铁电陶瓷的非线性变形

随现代压电器件发展，铁电陶瓷在较大外力场作用下的非线性电/位移响应受到人们广泛的关注．本文对软性PZT5和硬性PZT4铁电陶瓷材料在压缩载荷下的非线性特性开展了实验研究和分析，测试了PZT5和PZT4铁电陶瓷材料在一维压缩载荷作用下的应力-应变曲线和电位移曲线，讨论了压缩载荷作用下的900电畴偏转特性及畴变应变对非线性变形部分的贡献．     

含币形裂纹的压电体在点力和点电荷作用下的裂纹张开位移

本文利用CHEN等给出的在横观各向同性压电无限体内币形裂纹上下表面作用对称法向点力和点电荷情形下的解,结合压电材料功的互等定理,用初等函数的形式给出了在压电无限体中任意一点作用任意点力和点电荷情形下币形裂纹的张开位移,并对PZT－4压电陶瓷和对应的非压电材料作了计算分析。     

掺杂钴对锆钛酸铅铁电薄膜电性能的影响

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3／Si衬底上制备了Pb(Zrx，Ti1-x)O3(PZT)与PbCoy(Zr，Ti1-x)O3(PC—ZT)铁电薄膜，实验发现钴掺杂对PZT的铁电性能产生了很大的影响．不掺杂的PZT铁电薄膜剩余极化强度Pr=14.05uC／cm^2，矫顽场Ec=26．35kV／cm，而钴的掺杂有效地提高了PZT薄膜的剩余极化强度，当掺杂钴达到12%时，Pr=36．26uC／cm^2，矫顽场减小．同时，掺杂钴增强了PZT薄膜的介电性能并且减少了漏电流。     

无铅压电KNNST-BKZ/Metglas层状复合材料的制备及其磁电耦合性能

利用固态反应法合成了压电性能优异的KNNST-BKZ无铅压电陶瓷.将该陶瓷与高磁导率材料Metglas复合,制备了L-T模式的KNNST-BKZ/Metglas磁电复合材料.研究结果表明,该材料的磁电耦合系数随偏置直流磁场增加呈现先增加后减小的趋势,最优的偏置直流磁场仅为16.37Oe,为实际应用提供了极大的便利;输出电压随交变磁场大小呈线性变化的趋势;在最优的偏置磁场下,磁电耦合系数显示出很好的频率响应特性,谐振频率下的磁电耦合系数达到7.85V/cm·Oe.本研究表明无铅KNNST-BKZ/Metglas层状复合材料不仅环境友好且具有很高的磁电耦合性能,在磁电传感器及能量转换器等领域具有良好的应用前景.     

Ho掺杂的BiFeO_3多铁陶瓷的制备及性能

用固相反应和快速退火冷却法制备了纯的BiFeO_3(BFO)陶瓷和15%Ho掺杂的Bi_(0.85)Ho_(0.15)FeO_3(BHFO)陶瓷,研究了室温下陶瓷的品格结构及其铁电、介电、漏电和磁性能.结果表明,Ho掺杂有助于减少BiFeO_3陶瓷中的杂相,改善其铁电、介电、漏电和磁性能.与BFO陶瓷相比,BHFO陶瓷具有典型的电滞回线;当电场强度为1 50 kV/cm时,其2Pr(剩余极化值)为15 μC/cm~2.同时,BHFO具有比BFO显著增大的介电常数和明显降低的介电损耗.磁性能测试表明,BHFO陶瓷表现出弱的铁磁性.     

后退火温度对溅射沉积Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜结构和性能的影响

在具有Ti缓冲层的Pt(111)底电极上,用射频溅射工艺在较低的衬底温度(370℃)和纯Ar气氛中沉积Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)薄膜,沉积过程中基片架作15°摇摆以提高膜厚的均匀性.然后将样品在大气中进行5min快速热退火处理,退火温度550-680℃.用XRD、SEM分析薄膜的微结构,RT66A标准铁电测试系统测量样品的铁电和介电性能.结果表明,所沉积的Pt为(111)取向,仅当后退火温度高于580℃,沉积在Pt(111)上的PZT薄膜才能形成钙钛矿结构的铁电相,退火温度在580-600℃时结晶为(110)择优取向,退火温度高于600℃时结晶为(111)择优取向.PZT薄膜的极化强度随退火温度的升高而增加,但退火温度超过650℃时漏电流急剧上升,因此退火处理的温度对PZT薄膜的结构和性能有决定性的影响.     

纯铝和铝合金的低周冲击疲劳行为

报导工业纯铝和硬铝在掌规低周疲劳和低周冲击载荷下的力学行为，包括应力应变回线，循环硬（软）化及疲劳寿命等，试验结果表明，硬铝既是一种高强度轻金属材料，同时也是一种疲劳脆性材料，过载能力偏低，在构件设计和使用中需予注意。     

RV减速器行星轮系齿形修形传动啮合性能分析

为准确掌握齿形修形对RV-150BX减速器行星轮系动态啮合性能及传动性能的影响, 建立了行星轮系装配模型, 通过有限元法分析了输入轴齿轮和行星轮在动态啮合中的传动规律, 在啮合临界时刻最大和最小等效应力分别为14.47MPa和8.55MPa. 经综合考虑, 选取输入轴齿轮和行星轮齿顶修形量优化设计参数; 通过动态啮合仿真, 分析同等载荷下齿形修形后的传动性能. 结果表明, 在轮齿单、双齿交替啮合时刻, 齿轮的速度、加速度波动最大并伴随冲击振动. 经比较发现, 齿形修形后速度、加速度波动明显改善, 传动性能显著提高.     

电镀综合废水的纳滤膜深度处理研究

通过单根纳滤（NF）膜组件对经过超滤和反渗透膜处理后的综合电镀废水进行了NF膜深度回用处理.考察了进水压力、进水浓度、浓差极化现象对不同纳滤膜组件（NF90和NF270）分离性能的影响.结果表明,进水压力控制在1.6 MPa左右时分离截留效率最佳,而随着进水浓度的增加,NF90膜易受浓差极化影响,而当表面流速大于0.2 m·s^-1时NF270受浓差极化影响较小,适合工程应用. 并通过工程实例试运行,初步考察了其工程应用的可行性.     

电极对PZT铁电薄膜的铁电和光学性能的影响

采用射频磁控溅射(RF Magnetron Sputtering)工艺在Si片上分别制备Pt/Ti和LaNiO3 (LNO)底电极,然后在不同的底电极上沉积PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)铁电薄膜,在大气环境中对沉积的PZT薄膜进行快速热退火处理(RTA).用X射线衍射(XRD)分析PZT薄膜的相结构和结晶取向,原子力显微镜(AFM)分析薄膜的表面形貌和微结构.再沉积LNO作为顶电极制成"三明治"结构的LNO/PZT/Pt和LNO/PZT/LNO样品,用 RT66A标准铁电测试系统分析样品的电学特性,傅立叶红外光谱仪分别测得样品的反射谱和透射谱.分析了不同电极对PZT铁电薄膜的铁电和光学性能的影响.     

矩形水冷压电变形镜的制备与表征

针对板条激光器射出激光束畸变问题,提出了一种边缘驱动的矩形水冷压电变形镜.首先建立有限元模型对变形镜校正性能和热性能进行仿真,结果显示在功率为10 k W的激光照射下加载冷却条件,变形镜镜面温度降至45℃,冷却效果显著;然后通过实验成功制备了60单元20mm×4 mm口径的变形镜样机,搭建了基于Shack-Hartman传感器的自适应光学测试系统,并对变形镜典型致动器影响函数、校正性能、频率响应特性进行了表征.测试结果显示:变形镜典型致动器在100 V电压驱动下的变形量为1.0～1.5μm,能够较准确重构低阶正弦函数面形,一阶固有频率约为650 Hz.该矩形水冷压电变形镜具备一定的校正能力,在低成本板条激光器校正领域具有一定的应用前景.     

低阻抗多孔材料动态弹性模量和剪切模量实验测定

介绍了PVDF压电特性，讨论了用PVDF压电计直接测SHPB实验中试件两端面的应力－时间曲线。并以泡沫铝为例，说明了PVDF压电计能够解决低阻抗多孔材料SHPB实验技术难题。同时，采用在试件的轴向和周向粘贴应变片实测试件的初始段应变－时间曲线，由周向应变与轴向应变之比求得动态泊松比。取轴向实测初始段应变－时间关系再结合PVDF压电计实测到的试件初始段应力－时间关系消去时间参数，可得到试件应力应变关系的初始段，其斜率即为在高应变率下试件的动态杨氏模量，进而与泊松比计算求得动态剪切模量。     

PVDF压电计在低应力下的动态标定

PVDF是一种新型的高分子压电型传感器材料，应用于冲击载荷时，其压电灵敏系数的动态标定是个关键技术．采用改进的SHPB实验技术对低应力下的PVDF压电计的动态K值的标定进行了研究，并分别对3种不同引线方案的PVDF压电计进行了动态标定，发现动态K值的大小与引线面积之间存在一定的关系．     

镁合金钢板内固定治疗胫骨中段骨折的有限元分析

运用有限元分析法, 评价镁合金、钛合金、不锈钢3种不同材料在治疗胫骨干骨折的力学性能差异. 以Dicom格式导入Mimics 20.0软件中建立胫骨三维模型, 并运用Geomagic与Solidwork软件制作胫骨骨折内固定模型, 将上述模型导入Workbench 2020软件中, 赋予材料属性, 给予轴向载荷、扭转载荷2种加载模式, 分析3种材料的应力和位移. 在600N轴向加载模式下, 钛合金内固定应力为(117.42±0.07)MPa, 位移为(0.73±0.11)mm; 镁合金内固定应力为(117.11±0.04)MPa, 位移为(0.82±0.08)mm; 不锈钢内固定应力为(117.53±0.03)MPa, 位移为(0.62±0.13)mm. 在30N?mm扭转加载模式下, 钛合金内固定应力为(174.50±0.33)MPa, 位移为(0.75±0.07)mm; 镁合金内固定应力为(168.75±0.15)MPa, 位移为(0.82±0.16)mm; 不锈钢内固定应力为(176.23±0.51)MPa, 位移为(0.61±0.13)mm. 结果表明: 2种不同加载模式下3种不同材料的内固定结果数值差异不大, 镁合金内固定与钛合金内固定、不锈钢内固定力学性能相似, 而镁合金更亲和人体, 可以代替传统医用金属材料用以治疗胫骨中段骨折.     

后退火温度对溅射沉积Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜结构和性能的影响

在具有Ti缓冲层的Pt(111)底电极上,用射频溅射工艺在较低的衬底温度(370℃)和纯Ar气氛中沉积Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)薄膜,沉积过程中基片架作15°摇摆以提高膜厚的均匀性。然后将样品在大气中进行5min快速热退火处理,退火温度550-680℃。用XRD、SEM分析薄膜的微结构,RT66A标准铁电测试系统测量样品的铁电和介电性能。结果表明,所沉积的Pt为(111)取向,仅当后退火温度高于580℃,沉积在Pt(111)上的PZT薄膜才能形成钙钛矿结构的铁电相,退火温度在580-600℃时结晶为(110)择优取向,退火温度高于600℃时结晶为(111)择优取向。PZT薄膜的极化强度随退火温度的升高而增加,但退火温度超过650℃时漏电流急剧上升,因此退火处理的温度对PZT薄膜的结构和性能有决定性的影响。     

UMTS网络中切换性能分析的建模与仿真

通过OPNET平台建立了提供FTP数据服务的小规模UMTS网络模型，并利用该模型着重对处于硬／软切换状态中的终端性能进行了对比性分析与验证。仿真结果表明，相比硬切换而言，软切换中减少了上行发射功率，提高了服务质量，具有较高的应用价值，同时也验证了该模型是有效的。     

FeCuNbSiB非晶粉体/IIR复合薄膜的拉伸及压缩应力阻抗效应

以FeCuNbSiB非晶粉体/IIR复合薄膜材料为研究对象,分别研究了该材料在固定测试频率为1KHz下的拉伸和压缩应力阻抗效应。其中压缩速度为0.01mm/s,压缩最大应力为1MPa;拉伸速度为0.05mm/s,拉伸最大应力为2.4MPa。同时,将2种测试过程在每隔50s时间,计算一个等效的拟合点,并将这些等效拟合点进行曲线拟合,获得相应的拟合曲线。接着我们又对拉伸应力阻抗及压缩应力阻抗等效拟合曲线经行求导处理,得出相应的能够表征应力阻抗的敏感性的函数Z’(σ)。试验结果表明:拉伸过程阻抗随着应力增大而降低,压缩过程阻抗随着应力增大而增大。由于该复合薄膜的基体是丁基橡胶,适合于微小应力敏感的测试。而压缩应力阻抗方面,其耐压强度相对耐拉强度大很多,论文中只讨论了压应力范围为0~1MPa的压应力阻抗效应。在微应力条件下,压应力阻抗敏感性能不及拉伸应力阻抗。而在大应力下其应力敏感特性较好。     

基于改进阈值的小波域语音增强算法

提出了一种基于改进阈值的小波域语音增强算法.在阈值函数中引入参数,通过调整参数以获得较优的小波系数的阈值估计,使得改进阈值介于硬阈值与软阈值之间.利用改进阈值对染噪语音的小波系数进行阈值处理,达到了语音增强的目的.实验结果表明,该方法在抑制白噪声的同时减少了语音信息的损失,较硬阈值与软阈值的小波域语音增强方法相比,增强语音的信噪比、均方误差等性能均有明显的提高.     

陶粒混凝土复合叠浇试件黏结滑移性能研究

装配式混凝土结构中,使用陶粒混凝土与普通混凝土复合叠浇试件能有效减轻结构自重.影响叠浇构件整体工作性能的关键因素是陶粒混凝土与普通混凝土叠浇结合面的黏结性能.考虑叠合试件叠浇面的处理方式和叠浇间隔时间,对陶粒混凝土与普通混凝土在叠浇面处的黏结滑移进行试验分析,结合混凝土黏结机理,拟合出陶粒混凝土与普通混凝土短龄期复合叠浇试件的黏结抗剪强度与叠浇间隔时间和黏结面处理方式的关系式.建立有限元模型,采用接触单元及库伦摩擦模型,对叠浇试件的黏结滑移进行模拟验证.结果表明:随着叠浇间隔时间的增加,叠合面处黏结强度逐渐降低,当叠浇间隔时间超过2 d后,黏结强度逐渐趋于稳定;使用露骨料水洗剂对界面进行处理比凿毛法更能有效提升黏结强度;有限元模拟分析与试验结果相吻合.     

梁在纯弯曲作用下的脆性断裂

脆性梁在纯弯曲断裂时会产生多个碎片, 其断裂过程直接影响弯曲波的产生和传播, 以及产生碎片的平均尺度. 采用内聚力断裂模型对脆性梁的弯曲断裂过程进行有限元数值模拟, 再现了断裂中的裂纹扩展过程, 分析了脆性梁断裂后断裂面弯矩与裂纹张开角之间的规律. 数值结果表明: (1)在一个广泛的材料参数和加载应变率条件下, 断裂面弯矩与裂纹张开角之间均呈相似的单调衰减规律; (2)断裂过程中弯矩做功与断裂面的表面能一致; (3)在纯弯矩作用下, 裂纹前端总是存在压应力区域, 使得断裂末期应力状态较为复杂, 断裂不再是纯弯曲状态.