超声导波管道缺陷定位方法研究

该文提出了一种基于多换能器的超声导波管道缺陷定位方法,利用两个环形换能器阵列分别接收与缺陷相关的反射信号和透射信号,实现管道缺陷轴向及周向定位。首先利用变分模态分解法对信号进行滤波,在滤除噪声的基础上对信号进行小波变换,获得缺陷反射的导波时频信息,根据反射波的渡越时间计算缺陷在管道轴向的位置。在缺陷的周向定位上,提出一种损伤指数迭代方法,根据透过缺陷后导波的损伤指数来计算缺陷的周向位置及周向长度。仿真和实验结果表明,该文所采用的方法能够较为准确地测量出管道上缺陷的位置及周向长度。     

管间界面特性对周向超声导波传播特性的影响

采用界面弹簧模型对圆管结构的管间界面特性进行描述, 推导出含弱界面的圆管结构中声波沿周向传播时的位移场及应力场的数学表达式. 在此基础上采用导波的模式展开分析方法, 给出了与管间界面特性及激励源密切相关的周向超声导波模式展开系数的解析表达式. 数值分析了管间界面特性的变化对周向超声导波的频散和声场产生的影响. 理论与数值分析结果表明, 通过选择适当的驱动频率及周向导波模式, 可使周向超声导波的相速度及圆管外表面的位移场随管间界面特性的变化表现出非常敏感且单调的性质. 这一结果有助于采用周向超声导波方法准确定征圆管结构的管间界面特性.     

基于时反导波检测的管道缺陷圆周定位研究

用传递函数的观点,分析由缺陷这个被动的导波源产生的时间反转波场的传播方式。通过推导时间反转波幅值的表达式,在理论上论证了时间反转聚焦效应可用于管道导波缺陷的检测和定位。在分析影响缺陷定位的重要因素的同时,阐述了基于时间反转理论的管道单缺陷和双缺陷定位试验研究,进一步说明了在管道导波检测时,采用试验与有限元结合的方式实现缺陷的轴向和周向定位的方法是实际可行的,该方法同时还解决了管道轴向位置相同的双缺陷辨识问题。     

道岔尖轨轨底缺陷的磁致伸缩导波监测实验研究*

道岔尖轨在线监测是轨道智慧运维的工程技术难题之一。该文利用开发的磁致伸缩超声导波监测系统,对道岔尖轨开展了轨底缺陷监测实验。首先,分析了温度对导波监测信号特征的影响,波包能量值、传播时间均与温度呈近似正相关;其次,对比研究了基于标定方程和参考基准的两种温度补偿方法,其中参考基准法对信号的补偿效果更佳;最后,利用温度补偿后的特征波包能量值实现了缺陷尺寸逐步扩大过程的有效监测,且波包能量值随缺陷深度的变化规律可以用抛物线方程进行近似描述。上述研究结果表明磁致伸缩超声导波技术可以应用于道岔尖轨轨底缺陷的监测及定量评估。     

辅酶Q_0的制备和结构表征

以3,4,5-三甲氧基苯甲醛为原料,经过Wollf-Kishner-黄鸣龙还原,选择性的溴代反应,甲氧基化反应,制备了合成辅酶Q类化合物的关键中间体2,3,4,5-四甲氧基甲苯,然后经过硝酸铈铵(CAN)选择性氧化,制备成辅酶Q0。反应的总收率为81.0%。该方法原料易得,产率高,操作简便,对环境有利。     

钢-混凝土结构弱粘接界面缺陷的超声导波检测

钢-混凝土结构是土木工程中的一种常用结构形式,钢与混凝土粘接处可能出现弱粘接甚至完全脱粘的缺陷,严重影响结构的安全性。该文提出利用空气耦合超声导波衰减的方法实现钢-混凝土结构粘接状态的非接触无损检测方法,分析不同厚度粘接界面对超声导波衰减的影响。基于全局矩阵技术对钢-混凝土结构求解理论频散方程和衰减曲线,得到界面层不同粘接条件下的理论参数及衰减特性。建立不同粘接条件的有限元模型,定量分析不同模态对粘接缺陷的检测敏感度。研究界面层厚度分别为1 mm和2 mm两种情况下S0能量的衰减情况。研究结果表明:S0模态可有效判断粘接结构的粘接状态,对于同一界面层厚度,随着界面粘接条件变弱,S0最大幅值与A0最大幅值比不断增大;不同厚度同一粘接条件下,2 mm相较于1 mm该值更大。该方法在钢-混凝土结构粘接界面缺陷的检测方面具有良好的应用价值和发展前景。     

电磁轨道炮高速滑动接触电阻的定量表征

从描述电磁轨道炮炮口电压波形的场路模型出发,构建了电枢/轨道高速滑动接触电阻与轨道电流波形、炮口电压波形、电枢膛内速度曲线和轨道结构参数之间的关系,依据此关系可定量表征电磁轨道炮高速滑动接触电阻。实例计算表明,电枢/轨道高速滑动接触电阻的变化依赖于轨道电流变化,对应电流上升段、平顶段和电流下降段。在平顶段接触电阻最小约0.2 m,在电流上升段和电流下降段,接触电阻达3 m。     

电磁轨道炮高速滑动接触电阻的定量表征

从描述电磁轨道炮炮口电压波形的场路模型出发,构建了电枢/轨道高速滑动接触电阻与轨道电流波形、炮口电压波形、电枢膛内速度曲线和轨道结构参数之间的关系,依据此关系可定量表征电磁轨道炮高速滑动接触电阻。实例计算表明,电枢/轨道高速滑动接触电阻的变化依赖于轨道电流变化,对应电流上升段、平顶段和电流下降段。在平顶段接触电阻最小约0.2mΩ,在电流上升段和电流下降段,接触电阻达3mΩ。     

激光诱导击穿光谱技术对钕铁硼永磁材料中多元素的定量表征

“磁王”钕铁硼是现今性能最为优异的永磁体,因其优异的磁性能被广泛应用于工业互联网、新能源、 5G通讯等诸多高新科技领域。目前研究钕铁硼材料中元素成分的主要分析方法有电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和X射线荧光光谱(XRF),其中ICP-OES是湿法分析,样品前处理复杂,测试周期长,而XRF法可实现直接分析,但受制于其轻元素的检测能力很难满足对钕铁硼材料中主要轻元素B的分析需求。激光诱导击穿光谱(LIBS)技术具有分析效率高,样品前处理简单,多元素直接分析,适用于现场分析、在线分析等技术优点,使其在快速定量表征方面展现出其独有的优势。运用LIBS分析技术开展对钕铁硼材料中多元素定量表征的直接、快速分析的方法研究,首先针对钕铁硼材料中定量表征的九个元素Nd、 Co、 B、 Dy、 Tb、 Pr、 Cu、 Al、 Ga完成特征谱线的筛选,通过对系统激光器电压、激光剥蚀方式等因素在不同条件下对钕铁硼材料光谱信号稳定性的影响分析,优化并确立了分析条件,最终选用720V的激光器电压,15个预剥蚀脉冲15个剥蚀脉冲的激光剥蚀方式为钕铁硼样品的分析条件;其次,选取8个通过ICP-OES法定值...     

基于衍射波的孔类缺陷超声相控阵定量方法研究

针对常规超声检测方法对小孔型缺陷难以准确定量的问题,利用超声相控阵的声束偏转聚焦和成像技术,基于声波在体积缺陷处的衍射特性,提出采用一次反射回波和衍射回波来确定体积缺陷的直径尺寸。以横孔模拟孔型缺陷,利用动态光弹技术对声波入射横孔的传播规律进行研究,并采用超声相控阵对孔径为Φ1-Φ4mm不同埋深以及相同埋深下Φ0.8-Φ4.8mm的等差横孔进行了试验。研究结果表明利用本文提出的定量方法能快速有效的确定孔型缺陷直径尺寸,实际计算值与理论值误差较小,对相控阵的定量问题研究具有一定的参考价值。     

激光在管道中激发周向导波的有限元模拟

以超声的热弹激发机理为基础，建立了模拟激光在管道中激发周向导波的有限元模型.为了验证模型的正确性，根据Gao等人报道的实验条件［J. Appl. Phys. 91, 6114 (2002)］进行了模拟，理论模拟结果与Gao等人的实验结果符合很好，说明本数值模型的正确性.在此基础上，模拟激光在不同厚度、不同曲率半径的管道内激发的周向导波波形，同时分析了激光在管道中激发的周向导波波形与平板中激发Lamb波的差异，以及管道厚度和曲率半径对激光激发周向导波的影响.     

Flaw characterization based on diffraction of ultrasonic waves

A method of flaw characterization based on time domain analysis of the diffracted sound field from a flaw when irradiated by short ultrasonic pulses is described. The echo formation mechanism developed by Freedman has been utilized to predict the return pulse pattern. Experimental results that are in good agreement with theoretical predictions are presented. Using a microcomputer-based scanning and testing system the feasibility of reproducing planar, straight-edged flaw shapes has been successfully demonstrated.     

Theoretical characterization of axial deformation effects on hydrogen storage of Ti decorated armchair (5,5) SWCNT

Theoretical calculations have been performed in the framework of density functional theory to characterize the effect of axial deformation on hydrogen storage of Ti decorated armchair (5,5) SWCNT. The theoretical characterization has been carried out in terms of H₂ adsorption energies that are lying in the desirable energy window (?0.2 to ?0.6?eV) recommended by DOE, as well as a variety of physicochemical properties. A remarkable and significant change in H₂ adsorption energy is observed under the effect of only (1%) axial strain. Axial relaxation leads to H₂ adsorption energies within the recommended energy range for hydrogen storage, in contrast to axial compression. Simultaneous weakening of π and σ interactions, due to the effect of axial relaxation and loss of spatial orbital overlap, is in favor of hydrogen adsorption in the recommended energy range, and dominates the effect of charge transfer from Ti 3d to C 2p of the SWCNT. The calculated pairwise and non pairwise additive components confirm that the role of the SWCNT is not restricted to supporting the metal. Polarizability and hperpolarizabilty calculations as well as spectral analysis characterize the relaxed structure (Z?=?1.02), for which H₂ adsorption energy (?0.34?eV) is in the recommended energy range for hydrogen storage, to be energetically more preferable than the compressed structure (Z?=?0.99). The results offer a way to control and characterize the hydrogenation process of metal functionalized SWCNTs by strain loading.     

用纵横波声时比法测螺栓轴力精度研究

用纵横波测量螺栓轴力的技术已取得较大发展,本文介绍了纵横波比值法原理,通过理论推导,获得比值法计算的简易公式。建立试验平台,用现场用螺栓进行标定和测量,得出比值法在工程实践状态下的测量误差为10%以内,基本能满足工程应用的要求。此外,针对试验结果,本文还初步探讨了误差出现的原因以及提高精度的方法。本文介绍的比值法,无需精确测量标定螺栓长度和纵横波声速,现场应用更加简洁,具有较大的工程应用价值。     

研究激光激发的声表面波与材料近表面缺陷的振荡效应

根据激光激发声表面波的热弹运动方程及热传导方程, 采取有限元技术对方程进行求解, 得到声表面波传播波形图. 当声表面波经过近表面缺陷时, 声表面波与近表面缺陷之间产生一种振荡效应, 通过近表面缺陷的振荡波形幅值存在一个逐渐增加后又逐渐减小的过程. 当声表面波经过不同深度的近表面缺陷时, 振荡信号中心频率存在一定的变化规律. 数值仿真结果表明: 当近表面缺陷深度从0.1 mm到0.5 mm变化时, 振荡效应产生的振荡信号中心频率从0.4 MHz到0.76 MHz变化, 振荡信号中心频率与近表面缺陷深度呈近似线性关系, 这为近表面缺陷的定量检测提供了一种理论基础.     

基于图像信息熵的ptychography轴向距离误差校正

在轴向距离参与运算的ptychography算法中,轴向距离误差会使重建图像变模糊并降低图像的分辨率.本文基于菲涅耳衍射理论建立了轴向距离误差模型,根据不同轴向距离误差对重构图像清晰度的影响,提出用图像信息熵确定图像最清晰时的轴向距离,并重建出清晰的ptychography图像.比较了图像能量变化、Tamura系数和图像信息熵这三种图像清晰度评价函数在轴向距离误差校正过程中的分布情况,发现它们均具有单峰性,且峰值确定的轴向距离相同.图像信息熵相比其他两种图像清晰度评价函数具有更高的灵敏性.仿真以及实验均证明了基于图像信息熵的ptychography轴向误差校正的可行性.     

Point defects in L1_0 FePt studied by molecular dynamics simulations based on an analytic bond-order potential

The point defects and their related physical properties in L10 FePt are investigated by molecular dynamics simulations based on an analytic bond-order potential. The calculated results agree well with the experimental value, indicating that the analytic bond-order potential is suitable to describe the structural properties and surface energies of the FePt alloy in the L10 phase. However, the calculated vacancy formation energy of an Fe atom is higher than that of a Pt atom, which disagrees with some other p...     

Influence of atomic defect generation on the propagation of elastic waves in laser-excited solid layers

The mechanical behavior of solid layers subjected to laser irradiation is investigated by a dynamical model that is based on coupled evolution equations for the elastic displacement of the medium and lattice defect-density fields. The evolution of defect-density is governed by the (i) generation of defects by irradiation, (ii) their diffusion and recombination and (iii) diffusion induced by strain field. The strain field associated with lattice dilatation due to atomic defects is shown to couple with deformation fields of the layer. Frequency equations corresponding to the symmetric and anti-symmetric modes of vibration of the layer are obtained. It is found that coupling between diffusion and strain fields cause dispersion of the general waveform. Explicit expressions are defined for the wave velocity, and the attenuation (amplification) coefficients which characterize these waves.     

焊接薄板中S0兰姆波对槽型缺陷响应特性的数值研究*

采用数值仿真方法,就焊接薄板中S_0兰姆波对槽型缺陷的响应特性以及焊缝对S_0兰姆波槽型缺陷检测灵敏度的影响开展了数值研究。数值仿真结果表明,S_0_R信号(经槽型缺陷反射的S_0兰姆波回波信号)的反射比率随槽型缺陷深度的增大而单调增加;S_0_R信号的反射比率随槽型缺陷宽度的变化呈非单调变化关系,可将S_0_R信号的反射比率及其持续时间一并加以考虑,以评价槽型缺陷宽度的变化。随着焊缝余高的增加,S_0兰姆波对槽型缺陷的检测灵敏度将降低;随着焊缝宽度的增加,S_0兰姆波对槽型缺陷检测灵敏度的影响并不明显;相比之下,焊缝余高是影响S_0兰姆波槽型缺陷检测灵敏度的主要因素。研究结果表明,将S_0兰姆波用于检测隐藏于焊缝背后的槽型缺陷,是具有可行性的。所得结果对于发展焊接薄板的超声兰姆波无损检测技术,具有一定的理论指导意义和实际参考价值。