冲击压缩下玻璃等脆性材料中失效波的研究进展

失效波的研究始于Rasorenov和Kanel发现K19玻璃样品后自由表面速度时程曲线上有反常再压缩信号。失效波是二十世纪九十年代冲击动力学研究领域的一个重要发现,它是指在一维平面应变冲击压缩下,在玻璃等脆性材料中由冲击波引起的一种独特的失效或破坏现象。较为系统地回顾近年来对失效波的研究工作,评述了研究现状、最新结果、发展趋势、研究方法和实验手段,对尚存的问题进行了分析讨论,并介绍了玻璃材料的基本特性。最后简单汇报了作在这方面的研究工作和取得的阶段性结果。     

玻璃中失效波传播的实验研究

通过轻气炮加载平面撞击实验,采用激光速度干涉仪(VISAR)测量了相同冲击载荷作用下不同厚度Soda-Lime玻璃试件背面的粒子速度,得到了Soda-Lime玻璃中失效波的传播轨迹和传播速度。结果表明:碰撞面上产生的失效波存在一定的初始时间延迟,且延迟时间随载荷增加而减小。研究结果对于深入认识失效波的产生机理及其在各类脆性材料中的传播规律具有重要作用。     

冲击压缩下玻璃等脆性材料中失效波的研究进展

失效波的研究始于Rasorenov和Kanel发现K1 9玻璃样品后自由表面速度时程曲线上有反常再压缩信号。失效波是二十世纪九十年代冲击动力学研究领域的一个重要发现 ,它是指在一维平面应变冲击压缩下 ,在玻璃等脆性材料中由冲击波引起的一种独特的失效或破坏现象。较为系统地回顾近年来对失效波的研究工作 ,评述了研究现状、最新结果、发展趋势、研究方法和实验手段 ,对尚存的问题进行了分析讨论 ,并介绍了玻璃材料的基本特性。最后简单汇报了作者在这方面的研究工作和取得的阶段性结果。     

飞秒激光在玻璃材料中制备光波导和微反射镜

飞秒激光脉冲与物质相互作用会产生多种非线性现象，会引起材料结构的改变和材料折射率n的变化。我们利用波长为800nm，脉宽为120fs，频率为1kHz的飞秒激光脉冲，在不同玻璃材料中制作出了横截面直径在5μm—10μm，长度为1.5cm的柱状区域。用He—Ne激光器的632.8nm激光进行光耦合，观察到光波导效应。由NA=（2n^*△n^1/2）粗测△n为0.001—0.008。在K9玻璃中制作出厚为2μm，长为1.5cm的片状区域，发现全反射现象，表明n变小，变化量大约为—0.006。这些现象可为在集成光学上制备光波导、光栅、光反射镜、三维集成光路等微结构制做提供崭新的方法。同时，利用光谱和原子力显微形貌（AFM）对结构变化引起n变化的物理机制进行了讨论。     

标准线性固体材料中球面应力波传播特征研究

基于标准线性固体模型, 结合球面波波动方程, 给出了球面应力波的粒子速度v、粒子位移u、径向应力σ_r、切向应力σ_θ、径向应变ε_r、切向应变ε_θ、折合速度势、折合位移势在Laplace域的理论解. 采用基于Crump算法的Laplace数值逆变换方法分析了上述物理量的传播特征. Laplace数值反演结果表明, 线黏弹性材料对强间断球面应力波的初始响应为纯弹性响应, 强间断在传播过程中包含了几何衰减和本构黏性衰减, 应力、应变、粒子速度的衰减特性和粒子位移、应力、应变、折合位移势等物理量的稳态值同黏弹性球面波的理论预测一致. 折合速度势和折合位移势的峰值随波传播距离的增加逐渐衰减, 这与理想弹性理论给出的折合速度势和折合位移势不随传播距离变化的结论不同. 折合位移势的稳态值与介质的静态剪切模量成反比, 与稳态空腔压力成正比, 与空腔半径的三次方成正比.     

邻苯二甲酸二酯系玻璃材料中裂纹愈合效应研究

用最近发明的一种能够实时检测玻璃材料中应力诱导裂纹(stress cracking)和裂纹愈合(crack-healing)的新方法(RMS-L-CH)对邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯的系列玻璃材料中应力诱导裂纹和裂纹愈合效应进行了测量,对裂纹愈合效应的现象及其与玻璃化转变的关系进行了深入的研究与讨论.结果进一步验证了RMS-L-CH方法的有效性,并且表明该方法可能提供一种表征玻璃化转变过程和研究玻璃化转变机理的新手段.     

各向异性超常材料中倒退波的传播研究

研究了完全各向异性超常材料中的倒退波传播现象,得到了在材料本征轴和传输轴成任意角度情形下倒退波形成的条件,分析了超常材料的介电张量和磁导率张量、电磁波的偏振方式对倒退波形成和传播的影响. 在此基础上,进一步分析了几种不同色散曲线关系的各向异性超常材料中倒退波的产生情况,获得了电磁波波矢和坡印亭矢量(能流)夹角的具体表达式和倒退波传播的一般性结论. 此外,还研究了近零介电常数超常材料中倒退波的传播特性,发现在此类超常材料中倒退波只能是完美倒退波. 关键词： 超常材料 负折射 倒退波 各向异性     

高能粒子辐照二氧化硅玻璃E′色心形成机理研究

考虑高能粒子辐照二氧化硅玻璃形成E′色心的情况,建立了E′色心形成的动力学模型,得到了E′色心浓度与辐照剂量的关系式. 结果表明,在高能粒子辐照情况下,E′色心的形成包括两个过程,即色心的创造过程和色心的激活过程. 色心的创造过程主要由二氧化硅网格中疲劳键的断裂形成或网格中氧移位形成,E′色心浓度随剂量的变化呈线性增长.色心的激活过程主要由二氧化硅玻璃中固有点缺陷形成,E′色心浓度随剂量的变化呈饱和趋势.理论结果和实验结果符合很好,说明建立的模型是有效的. 关键词： 二氧化硅玻璃 E′色心 辐照剂量 动力学模型     

对声波和弹性波传播模拟的Hamilton系统方法

建立了离散化网格上的准粒子体系，引入此体系的Hamilton系统描述，用来模拟声波和弹性波的传播.介绍了准粒子间相互作用的九点模型并给出互作用系数.证明了Hamilton系统方法 和声波、弹性波方程的关系，并给出两个方法中所使用物理量的关系.使用辛算法对给定的 介质模型进行数值模拟. 关键词： Hamilton系统方法 九点互作用模型 声波方程 弹性波方程 辛算法     

薄板状周期栅格结构中弹性波传播特性研究

相位常数面可以描述特定频率、特定结构中波的传播方向及传播区域.将相位常数面这一分析方法应用于薄板状周期栅格结构中弹性波传播特性的研究，采用集中质量法计算了周期栅格结构的相位常数面，得到了直观的三维能带结构图.相位常数面可以用二维等高线图描述，通过计算等高线上每一点的法线方向，得到了在特定通带频率下弹性波的传播方向及传播区域.这些研究对于通带频率范围内的弹性波传播特性具有重要意义. 关键词： 声子晶体 弹性波带隙 集中质量法 相位常数面     

基于银掺杂钠钙玻璃的荧光染料自发辐射增强

本文通过离子交换和后续热处理的方法在钠钙玻璃中引入Ag纳米颗粒, 并将Ag掺杂的钠钙玻璃作为衬底增强了钠钙玻璃和荧光染料罗丹明6G(R6G)的荧光辐射。Ag纳米颗粒的表面等离激元散射增强了掺杂玻璃的荧光, 而R6G的增强荧光辐射则源于掺杂玻璃与荧光染料之间的辐射共振能量转移。     

Propagation Characteristics of Infrared Pulse Waves through Windblown Sand and Dust Atmosphere

The physics characteristics of the windblown sand and dust atmosphere at the sand bench of Yellow River in China are discussed. The pulse distortion and time delay of infrared nanosecond pulse propagating through the atmosphere having sand and dust particles are investigated at 1.06 and 3.8 μm, respectively. It is shown that the delay of 10 ns laser pulse propagating through 5 km windblown sand and dust atmosphere are over 1 ns and 10 ns at 1.06 and 3.8 μm, respectively. The pulse spread increases slightly with wavelength increase. The pulse spread of a 10 ns laser pulse is over 40 ns at 3.8 μm. The pulse delay and spread increase rapidly with the sand particle density increasing in atmosphere. The narrower the pulse width is, the more the pulse distortion is. Hence, at infrared band, for a laser pulse propagating in sand and dust atmosphere, the pulse delay and spread are quite severe and need be taken into account for a narrower pulse laser system.     

Investigation of the Influence of Overvoltage,Auxiliary Glow Current and Relaxation Time on the Electrical Breakdown Time Delay Distributions in Neon

Results of the statistical analysis of the electrical breakdown time delay for neon‐filled tube at 13.3 mbar are presented in this paper. Experimental distributions of the breakdown time delay were established on the basis of 200 successive and independent measurements, for different overvoltages, relaxation times and auxiliary glows. Obtained experimental distributions deviate from usual exponential distribution. Breakdown time delay distributions are numerically generated, usingMonte‐Carlo method, as the compositions of the two independent random variables with an exponential and a Gaussian distribution. Theoretical breakdown time delay distribution is obtained from the convolution of the exponential and Gaussian distribution. Performed analysis shows that the crucial parameter that determines the complex structure of time delay is the overvoltage and if it is of the order of few percentage, then distribution of time delay must be treated as an convolution of two random variables. (© 2005 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

分步加压法测量薄壁空心玻璃微球的耐压能力

根据空心玻璃微球（HGM）耐内、外压能力与玻璃强度及形状因子的关系,用压力负荷分步增加的方法分别实验测量了直径为350μm～550μm、壁厚＜1.1μm的3种配方HGM的耐内、外压能力及HGM玻璃的杨氏模量和拉伸强度,并由强度测定值给出了不同直径与壁厚HGM的耐内、外压能力的计算式,分析了测量误差,提出了改进方案。     

基于图像处理的玻璃瓶口裂纹检测系统设计与实现

为了快速、准确地对玻璃瓶口裂纹进行无接触检测,基于图像处理技术设计与开发了一个玻璃瓶口裂纹检测系统。首先对获取的玻璃瓶口图像进行降噪与分割处理,并利用重心法获取玻璃瓶口圆心的粗定位,然后利用边界跟踪算法对玻璃瓶口进行边界跟踪,并通过 最小二乘拟合获取玻璃瓶口圆心的精确位置,最后利用深度优先遍历算法对裂纹点集进行聚群,从而实现对玻璃瓶口裂纹的检测。实验结果表明,该系统操作简单、效率高、抗干扰能力强,能满足实际使用的要求。     

六面顶压机高温高压弹性波速测量装置样品室温度梯度的校正

 大腔体六面顶压机波速测量装置的样品室内存在着较大的温度梯度。根据实验观测的样品室内的温度分布数据和在一定温度条件下波速随温度升高呈线性变化的特征，运用理论分析和计算相结合的方法对样品的弹性波速进行了校正。以斜长角闪岩为例，对其实验测量的纵波速度（v_P）进行了校正，并与原来的数据作了对比：波速校正量绝对值随着温度的升高逐渐增大；在2.0 GPa、530 ℃时，样品X和样品Y校正后的v_P比未校正的v_P分别减小了0.270 km/s（3.3%）和0.118 km/s（1.5%）。这种方法明显地提高了波速测量结果的精度，有助于更准确地进行地球物理资料的解释。     

管道后传声数值模拟的不稳定波抑制

在管道后传声的数值模拟中,必须考虑平均流剪切层的散射效应,然而在非均匀剪切流动下时域求解线化欧拉方程会面临Kelvin-Helmholtz不稳定波产生和放大的难题。已有的不稳定波抑制技术通常很难获得令人满意的结果。本文采用一种混合方法,首先引入有限时段的宽频声源波包将声波和不稳定波分离,进而采用声源滤波器技术对不稳定波进行抑制。数值验证算例选择半无限长轴对称环形硬壁直管道,采用计算气动声学方法时域求解2.5维线化欧拉方程,无背景流动的数值解与解析解符合很好,验证了程序的精度与可靠性,非均匀流动算例则表明所采用波包加声源滤波器混合方法对不稳定波抑制效果明显,对声场影响很小,充分显示了该方法的精度与可行性。     

弹性波斜入射声子晶体的缺陷模及其转型

推导出弹性波斜入射固-固掺杂结构声子晶体的转移矩阵和透射系数公式.计算固-固掺杂结构声子晶体中弹性波的透射系数.得到当横波斜入射时,透射波中横波的缺陷模随着入射角的增大而减弱,横波向纵波的转型随着入射角的增大而增强.当纵波斜入射时,透射波中纵波的缺陷模随着入射角的增大而减弱,纵波向横波的转型随着入射角的增大而增强.     

钕玻璃介质中强激光束传输特性的初步研究

 由入射强激光束的强度或相位调制引起的小尺度纹波在经过非线性介质后,将产生强烈的自聚焦效应。在非线性相位延迟(B积分)超过一定值后,将严重影响光束的近场强度分布,甚至造成丝状破坏。数值模拟和实验研究了在一定强度调制下的光束经过钕玻璃介质发生自聚焦成丝效应的阈值条件,以及非线性传输的一般规律。可以通过模拟计算,给出高功率激光系统设计中的D-B判据。