弱正交异性材料残余应力测量的声弹性方法

为了适应工程材料的残余应力无损测量的要求,本文将横波和纵波声弹性相结合,建立适用於弱正交异性材料的平面声弹性残余应力测量方法,并应用该方法及自行研制的横波换能器对焊接试件的二维残余应力进行了测试。     

ANALYSIS ON ACOUSTICAL SCATTERING BY A CRACKED ELASTIC STRUCTURE

The acoustical scattering by a cracked elastic structure is studied. The mixed method of boundary element and fractal finite element is adopted to solve the cracked structure-acoustic coupling problem. The fractal two-level finite element method is employed for the cracked structure, which can reduce the degree of freedoms (DOFs) greatly, and the boundary element method is used for the exterior acoustic field which can automatically satisfy Sommerfeld‘s radiation condition. Numerical examples show that the resonance frequency is lower with the crack‘s depth increase, and that the effect on the acoustical field by the crack is particularly pronounced in the vicinity of the crack tip. This mixed method of boundary element and finite element is effective in solving the scattering problem by a cracked structure.     

双原子正方晶格光子晶体边界模式的光传输特性

利用平面波展开法,发现双原子正方晶格光子晶体中ΓM方向边界面存在着快慢两类边界模式,并且通过计算色散关系和电场分布研究了边界参量对这两类边界模式传输特性的影响.依据两种模式的色散关系,计算了群指数和群速度色散参量,结果表明边界参量的变化对第一类边界模式传输特性的影响较小,该模式的平均群指数始终维持在5.0左右;第二类边界模式与第一类模式明显不同,边界参量的变化能够有效地影响到这种模式的传输特性,该模式的最大平均群指数可达178左右.利用时域有限差分法记录了不同时刻电场强度在边界附近的分布及监测点处的电场幅度变化情况,结果表明,两类模式都能够被限制在边界附近并向前传播,时域有限差分法得到的群速度与平面波展开法的结果完全吻合.     

B2型钽钨有序合金的声子色散关系的研究

应用改进分析型嵌入原子法模型和晶格动力学理论,计算了金属钽和钨以及B2型钽钨有序合金的原子力常数和动力学矩阵,模拟了金属钽和钨沿[ζ00]、[ζζ0]和[ζζζ]三个对称方向以及B2型钽钨有序合金沿[ζζ0]、[11ζ]、[ζζζ]和[ζ00]四个对称方向的声子色散曲线,并分析了B2型钽钨有序合金的振动特性.结果表明:金属钽和钨的声子色散曲线的模拟结果和实验值符合较好,特别在低频附近二者几乎一致;B2型钽钨有序合金中既有声频振动支又有光频振动支,光频支的振动频率均大于声频支的振动频率,且光频带和声频带之间由宽度约为0.82THz的空带隔开;在[ζζ0]对称方向上有六个独立振动模,在[11ζ]、[ζζζ]和[ζ00]对称方向上六个振动模均兼并为四个独立振动模,且各振动支的振动方向不尽相同.     

可实现防碰撞通信的新型声表面波温度传感器

针对多声表面波传感器系统中各传感器信息读取时会产生通信碰撞的问题,提出了一种可实现防碰撞通信的新型声表面波温度传感器;通过分析声表面波温度传感器的回波脉冲信号,将沃尔什码作为编码内容实现了多声表面波温度传感器系统中各传感器的正交编码;将传感器对应的匹配信号与系统回波信号进行互相关运算,提取了系统中各传感器的感测温度信息,达到了防碰撞通信的目标;该传感器兼顾编码效率和加工工艺两方面要求,简化感测信息提取的复杂程度;仿真实验验证了上述理论的正确性。     

S波段微波热致超声成像系统研究

微波热致超声成像技术通过向物体发射微波脉冲, 导致物体吸收电磁波温度迅速升高, 产生瞬时压力波, 从而激发产生超声波信号, 通过传感器对产生的超声波信号进行采集并成像, 最终还原了反映物体吸收电磁波能量特性的图像, 由于此方法兼具了微波成像的高对比性和超声成像的高分辨率特点, 理论上验证了热声成像技术对早期乳腺肿瘤检测的可行性. 本实验兼顾系统成像深度和分辨率, 采用S波段的微波脉冲信号源对物体进行辐射, 利用圆形扫描方式对待测物体进行检测, 同时为了更好的验证成像性能, 本实验同时使用了肿瘤仿体及实际生物组织进行成像实验. 通过实验分析, 验证了该系统对肿瘤仿体和生物组织检测的有效性, 以及系统的高分辨率和高对比度特性, 为早期乳房肿瘤检测提供了进一步的理论支撑.     

球状泡群内气泡的耦合振动

振动气泡形成辐射场影响其他气泡的运动, 故多气泡体系中气泡处于耦合振动状态. 本文在气泡群振动模型的基础上, 考虑气泡间耦合振动的影响, 得到了均匀球状泡群内振动气泡的动力学方程, 以此为基础分析了气泡的非线性声响应特征. 气泡间的耦合振动增加了系统对每个气泡的约束, 降低了气泡的自然共振频率, 增强了气泡的非线性声响应. 随着气泡数密度的增加, 振动气泡受到的抑制增强; 增加液体静压力同样可抑制泡群内气泡的振动, 且存在静压力敏感区(1–2 atm, 1 atm=1.01325×10⁵ Pa); 驱动声波对气泡振动影响很大, 随着声波频率的增加, 能够形成空化影响的气泡尺度范围变窄. 在同样的声条件、泡群尺寸以及气泡内外环境下, 初始半径小于5 μm 的气泡具有较强的声响应. 气泡耦合振动会削弱单个气泡的空化影响, 但可延长多气泡系统空化泡崩溃发生的时间间隔和增大作用范围, 整体空化效应增强.     

倾斜波动壁面上液膜表面波演化特性的影响

对倾斜波动壁面上流体表面波的演化规律进行了研究. 考虑壁面形状为正弦波动壁面的情况, 分析液膜流动的线性稳定性, 并研究不同倾斜角度下扰动波波形随时间的演化情况及流经不同壁面形状时扰动波的波形变化. 对整体的波形结构分析可知, 随着时间的演化, 扰动波的演化过程呈现为更大波长的近周期变化规律, 与平板上的流动结构对比发现波动情况变得更加复杂; 当液膜流经波动壁面时, 扰动波在空间上不再呈现规律性变化, 且随着壁面倾斜角度的增加, 扰动波的振幅逐渐增加; 在相同的壁面倾角下, 波动壁面上的扰动波振幅大于平板壁面的扰动情况, 且波形扭曲程度更明显; 随着Re的增加, 扰动波振幅逐渐增加, 其对应波形的扭曲程度加深, 且随着壁面振幅的增加, 静态波振幅及扰动波振幅均随之增加, 对应的行进波周期不变. 最后, 分析了壁面倾斜角度对流动稳定性的影响.     

硅尖阵列的制备及其在真空微电子加速度计中的应用

针对微电子器件,提出了一种简单、低成本、便于批量加工的硅尖阵列制备方法。分析了各向异性和各向同性湿法腐蚀的特点,研究了不同腐蚀液中硅尖的形成机理和腐蚀速率,采用扫描电子显微镜（SEM）观测硅尖形貌。结果表明:在质量分数40%KOH 腐蚀液中添加I2和 KI,显著减小了削角速率,得到了呈火箭尖的硅尖阵列。各向同性腐蚀采用HNA腐蚀液,腐蚀的硅尖呈埃菲尔铁塔形。通过调整腐蚀液配比,氧化锐化后,硅尖尖端曲率半径小于15 nm。该硅尖阵列已成功应用于真空微电子加速度计之中。     

声子色散和磁场对极性晶体中极化子自陷能的影响

利用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,研究了声子色散和磁场对极性晶体中极化子振动频率和自陷能的影响.计及纵光学(LO)声子色散,在抛物近似下导出了极性晶体中极化子自陷能随电子-纵光学声子耦合常数、回旋共振频率和声子色散系数之间的变化关系.数值计算结果表明极化子自陷能随电子-纵光学声子耦合常数、回旋共振频率和声子色散系数的增大而增大.