基于超声散射元平均间距的生物软件组织弹性测量

超声弹性成像有希望成为生物软组织病变诊断的有效手段，本文论述了软组织散射元准周期规则分布导致超声散射信号相干峰产生的机理，提出利用AR幅度倒谱估计散射元平均间距及其变化，结合组织外加应力来估计软组织内局部杨氏弹性模量，结果表明，该方法能有效地测量软组织内局部杨氏弹性模量，轴向和侧向空间分辨力分别为2.5mm和1.5mm，可用于在体软组织弹性成像，最后讨论了软组织弹性测量中的具体问题。     

应用超声多普勒对软组织弹性成像的研究

超声弹性估计与成像有可能成为生物软组织病变诊断的新技术。本言语提出采用仿体外加低频振动与超声多普勒检测及成像相结合的方法,对均匀及非均匀仿体进行声弹性成像,以波动方程和彩色超声多普勒成像为基础,给出了组织振动幅度、速度和调制参数β的估算公式。初步的仿体实验结果表明软组织振动公式与超声弹性图吻合得很好,超声弹性成像比传统Ｂ超更分弹性模量变化垢区域。这些研究圣字位与诊断声阻抗及声散射特性差异不明显的小     

基于拓扑优化的结构弹性成像方法

弹性模量是工程材料重要的性能参数, 可以衡量物体抵抗弹性变形的能力. 弹性成像是一种通过弹性模量表征生物体组织物理特性的医学成像方法. 为了将弹性成像应用于机械装备结构的缺陷识别, 提高弹性成像的局部表征和全局识别能力, 提出一种基于拓扑优化的结构弹性成像方法. 受拓扑优化理论启发, 采用结构离散单元的相对密度(弹性模量系数)作为弹性成像参数来表征损伤程度, 建立成像参数与弹性模量的插值模型, 基于有限元模型构建损伤表征、结构模型与物理响应的映射关系. 以损伤结构和无损结构位移响应的最小二乘为目标函数, 以成像参数上下限为约束, 建立结构弹性成像的优化模型. 以伴随法推导弹性成像问题的灵敏度, 并详细给出了弹性成像反演的数值实施方式. 二维悬臂梁和米歇尔梁算例表明, 本文提出的基于拓扑优化的弹性成像方法无需先验损伤信息, 可有效实现均质/非均质、单/多缺陷结构的弹性成像, 且弹性成像结果不依赖于特定的边界条件, 进一步将弹性成像方法扩展至三维悬臂梁问题验证了其通用性.      

冷却塔环形基础板的平面应力分析

本文研究了冷却塔的基础环板在水平力作用下的应力分布状况,用弹性反力系数K模拟地基土在水平向的弹性性态,求得了问题的幂级数形式的解。本文探讨了基础环板内的应力分布与地基土的剪切弹性模量及基础板的杨氏弹性模量之间的关系。     

应用电磁超声技术实验分析自由表平面凹坑上P—SV波的转换

本文对正入射条件下自由表平面半球形凹坑上Ｐ－ＳＶ波的转换进行了实验分析，实验中使用了电磁超声技术，确保在各个方向上等声程接收散射ＳＶ波和良好的测量重复性．实验结果表明，随着凹坑直径（Ｄ）与入射波波长（λ）之比的改变，转型ＳＶ波的指向特征有显著改变；当Ｄ／λ＝１时，ＳＶ波则集中于近表平面，并与散射Ｐ波耦合为强烈的瑞利波．本文为自由表平面半球形凹坑上弹性波的散射方向提供了一些实验解，并为应用波型转换方法检测金属孔蚀提供了实验基础．     

固体的弹性模量和内耗测量方法研究进展

弹性模量和内耗是固体材料的基本力学性质, 其测量的准确性和便捷性对工业生产和科学研究都很重要. 本文回顾了近一百年来固体材料弹性模量和内耗的测量方法, 主要分为四类: 准静态方法、低频法、共振法和波传播法. 首先对每类方法的测量原理进行了简单介绍及总体评价. 接着对几种共振方法, 包括自由梁共振法、脉冲激励法、超声共振谱方法和压电超声复合振动技术(PUCOT)进行了详细介绍和评价. 然后, 重点介绍了本课题组最新提出的基于机电阻抗的模量内耗测量方法(称之为M-PUCOT或Q-EMI), 它可以同时、准确、快速地测量杨氏/剪切模量及相应内耗. 最后, 对这种新型弹性模量/内耗测量方法的意义和应用前景进行了讨论和展望.      

多晶冰抗压强度的粒径效应

对平均粒径分别为０５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ和６５ｍｍ的人造多晶冰在－５℃和６μｓ－１应变率下进行了单轴抗压强度试验．试验结果表明，多晶冰的极限抗压强度对粒径变化十分敏感，且与粒径平方根的倒数呈正比例关系，破坏应变随粒径的增大而呈线性减小．     

常速度拉伸实验惯性效应的实验研究

本文统计了１５０根Ａ３低碳钢比例拉伸试件的断口位置，并测定了常速度拉伸（４００ｍｍ／ｍｉｎ，０．５ｍｍ／ｍｉｎ）时应变随时间和沿杆长的分布以及应力应变关系；发现７２％试件的断口靠近不动端内。同一时刻在设定速度为４００ｍｍ／ｍｉｎ时杆中最大工程应变差１８％．     

基于修正高精度广义胞元法的复合材料细观力学分析

高精度广义胞元法是多尺度分析复合材料模量和微观应力应变场的有效方法之一．然而，由于位移插值函数中缺少二次耦合项，很大程度上影响了复合材料局部应力、应变场，特别是剪切场的计算精度．本文通过引入二次方向耦合项，提出了一种修正的高精度广义胞元法插值函数．在施加周期性边界条件、平均应力和平均位移连续性条件后，可以确定位移插值函数中的系数．通过对多相复合材料弹性模量和局部场分析，并且与有限元分析和实验测量结果比较，验证了修正高精度广义胞元法的准确性．与高精度广义胞元相比，本文提出的修正高精度广义胞元法在不需要引入额外未知变量，不影响计算效率的前提下，对复合材料的局部应力场计算得更加准确．     

拉压不同弹性模量薄板上圆孔的应力分析

采用弹性理论研究了拉压不同弹性模量薄板上圆孔的孔边应力集中问题．采用广义虎克定律推导出了拉压不同弹性模量薄板上圆孔边的应力平衡方程,并联合利用应力函数及边界条件得到了拉压不同弹性模量薄板上圆孔边的应力表达式．算例分析表明,当薄板材料的拉压弹性模量相差较大时,采用经典弹性理论研究薄板上圆孔的孔边应力是不合适的,当经典弹性理论与拉压不同弹性模量弹性理论的计算结果间的差别超过工程允许误差5%时,应该采用拉压不同弹性模量弹性理论进行计算．     

涂层对复合材料电-磁-弹性性能的影响

研究带界面层的双周期排列电磁弹性纤维复合材料在远场反平面机械载荷和面内电磁载荷作用下的电-磁-弹性响应,结合本征广义应变(本征应变、本征电场、本征磁场)的概念和双准周期Rimann边值问题理论为其发展了一个严格的解析分析方法.解答可用于对胞元内电磁弹性场量进行精细分析,也可对复合材料有效电磁弹性模量做出准确预测.以纯弹性环氧树脂涂层为例,分析了涂层对应力集中系数和有效电磁弹性模量的影响.本文结果可作为一个"基准",用以评价有限元等数值与近似方法的精度.     

柱面会聚冲击界面不稳定性实验研究

使用柱面炸药网络引爆柱面炸药，推动伍德合金－水叠层加速，用高速分幅相机测得了界面初始扰动的不稳定性发展，幅度从原来的－４．３ｍｍ发展到了＋５．２ｍｍ的结果。     

耐磨TiNi形状记忆合金设计准则的有限元研究

采用有限元方法模拟微突体在TiNi形状记忆合金表面的压入过程，研究了伪弹性应变、伪弹性模量和相变启动应力等参数对TiNi合金抗磨性能的影响，并初步确立了TiNi形状记忆合金耐磨材料设计准则．结果表明：伪弹性应变对TiNi形状记忆合金摩擦学性能的影响最显著；就TiNi形状记忆合金耐磨材料的设计而言，应当强调提高伪弹性应变、降低伪弹性模量、增加相变启动应力；同时满足上述3方面要求的TiNi形状记忆合金的耐磨特性最优．     

基于压电双脉冲剪切波加载和光学相干断层扫描的生物组织弹性测试技术

生物组织力学性能的定量测试对疾病发生和发展的研究及诊治非常重要。本文集成压电堆栈振动加载和光学相干断层扫描(OCT)提出对生物组织弹性进行定量测量的剪切波光学相干弹性成像技术。压电堆栈携带探针在双脉冲激励下对生物组织或仿体产生约2μm振幅的振动,生成剪切波。在OCT探测区域,生物组织的变形会引起OCT的相位信号变化,由此提出检测剪切波的相位差法。再根据剪切波的传播速度,计算获得组织的弹性模量。通过比较该方法与拉伸实验对生物组织仿体弹性模量的测量结果,验证了技术的可行性。进而对人体手指指腹皮肤的弹性进行了在体测试,表明该方法有用于在体皮肤力学性能测试的潜力。压电堆栈双脉冲剪切波OCE为离体生物组织弹性测试提供了新的简单有效的手段,并且有潜力进一步发展为生物组织复杂力学性能的测试技术,以及应用于临床上皮肤等疾病的诊断。     

多晶石墨烯拉伸力学性能及其影响因素的灵敏度分析

晶粒尺寸、温度和应变率等对纳米材料的力学性能有重要影响。本文通过分子动力学（MD）数值模拟,分析了不同晶粒尺寸多晶石墨烯在不同温度、拉伸应变率下的杨氏弹性模量、极限应力、极限应变等拉伸力学性能。结果表明,晶粒尺寸、温度和拉伸应变率对拉伸力学性能有较大影响。利用正交实验法,分别分析了杨氏弹性模量、极限应力和极限应变对晶粒尺寸、温度和拉伸应变率的敏感程度。结果表明,杨氏弹性模量和极限应力对影响因素的敏感程度由大到小依次为晶粒尺寸、温度和拉伸应变率;极限应变对影响因素的敏感程度由大到小依次为晶粒尺寸、拉伸应变率和温度。研究结果可为多晶石墨烯的理论研究和工程应用提供参考。     

数字图像相关方法在闭孔泡沫铝压缩试验中的应用

为了了解相对密度与胞孔结构对闭孔泡沫铝力学性能的影响,本文采用放大成像及数字图像相关技术对两种不同密度的泡沫纯铝试样进行了实验研究.利用数字图像相关方法对泡沫纯铝变形前后的图像进行相关计算,获得了弹性范围内静态压缩情况下闭孔泡沫铝材料表面的全场变形及局部孔结构的变形,同时根据试验结果计算了试件的名义弹性模量.实验结果表明泡沫铝整体孔结构的变形与泡沫金属材料相对密度有关,而单个孔结构的变形主要与孔壁面光滑程度和皱褶有关.实验结果还表明图像相关方法能够有效地应用于闭孔泡沫金属的力学性测量和评估的研究.     

人造多晶冰抗压强度实验研究

对实验室制作的平均粒径为４ｍｍ的宏观各向同性粒状多晶冰，在冰温分别为－０．５、－２、－５和－１０℃及应变率分别为４．２×１０－４、５．５×１０－５、５．５×１０－６及３．５×１０－７ｓ－１下进行了单轴抗压强度实验。结果表明，极限抗压强度与负温和应变率的对数均呈正比例关系；在较高应变率下（４．２×１０－４ｓ－１），在－５℃时，出现韧脆性转折点。     

喷腾旋风炉冷态两相流场实验研究

用黄豆、大米、小米及８００－２００μｍ粒径玻璃珠代表粒径在５ｍｍ以下散煤，通过两相流场显示，热球风速仪流速测量和单颗粒轨道计算，探讨了底吹风与进煤量、底吹风与一次风的匹配关系，炉内冷态两相流场特征及气动力匹配规律，结果表明改进后的炉体结构更有利于强化燃烧，为热态试验提供了技术依据。     

考虑孔隙影响的混凝土有效弹性模量预测分析研究

本文通过纳米压痕实验技术得到混凝土材料细观各相参数，基于渐进均匀化理论，采用蒙特卡洛方法和双向游走方法建立了含孔隙混凝土的胞元模型．分析了孔隙在冻融循环次数增加情况下对混凝土有效弹性模量的影响，同时与有限元模拟分析进行了比较．结果表明：随着冻融循环次数增加，孔隙体积分数增大，界面与砂浆压痕模量相对降低，但对骨料影响较小，导致混凝土宏观弹性模量随之降低；理论分析预测的混凝土有效弹性模量与有限元模拟结果吻合良好．应用含孔隙混凝土胞元模型能有效地预测混凝土宏观弹性模量，进而也为其在冻融作用下老化演变机理的研究评估提供了基础．     

含非完好界面粒子增强复合材料对弹性波的散射

采用波函数展开的方法研究了非完好界面条件下圆球形夹杂对弹性波的散射。以非完好界面的弹簧模型为基础，通过适当选取弹簧常数，研究了法向和切向界面参数对纵波和横波不同的散射效果。考虑了单个圆球夹杂的散射和颗粒增强复合材料中弹性波的多重散射，研究了复合材料中的有效波速和动态有效弹性常数。并针对金属基颗粒增强复合材料SiC-Al...