厚壁管道周向导波检测技术实验研究

厚壁管道是火电机组四大管道系统的核心部件,将超声导波技术应用于厚壁管道的无损检测显得十分重要.首先确定厚壁管道检测的激励方式,优化选取适合厚壁管道检测的0.5MHz探头和楔形块角度为60°的斜探头组合.通过改变斜探头与外壁轴向缺陷之间周向距离,在一定范围内仍可检测到缺陷回波,且接收到的周向回波幅值变化不大,表明周向导波...     

应力波在缺口处绕射传播的实验研究

本文采用动光弹技术对应力波遭遇到缺口边界时的绕射传播现象进行了初步实验研究,并对所产生的应力集中及动态断裂进行了半定量分析,本文研究可供目前广泛采用的控制爆破法拆除旧建筑物和废设备基础的工作提供参考。     

应力波的激光产生和检测

应力波的激光产生和检测，是一个受到各领域专家关注的、在无损检测和应用力学等方面有着极大应用潜力和研究兴趣的新兴领域。针对其力学方面、实验技术和应用前景等，本文对有关原理、方法、技术和实用进行了简要的归纳与总结。     

SHPB实验中粘弹性试件内部应力波的传播

建立描述SHPB实验中线性粘弹性试件内部应力波传播的控制方程组.根据试件两端与入射杆及透射杆接触的应力波特征关系给出耦合边界条件.对方程组和定解条件进行Laplace变换,求得试件内部应力在变换域像函数的表达式.采用数值反变换技术进行反Laplace变换,获得试件两端的应力时程曲线.对现有的固定Talbot反变换算法进行改进:将入射波像函数分解为基本部分和延迟部分,利用固定Talbot算法对基本部分入射波作用下的波动问题求解,其他部分的解通过延迟定理得到,最终解为两部分的叠加.采用这种改进算法得到的不同入射波下粘弹性试件的内部应力解与传统的基于特征线数值模拟方法的结果吻合.在此基础上探讨了粘弹性试件的几何参数和材料本构参数对透射波波形的影响.     

杆中嵌入薄板的应力波传播行为

采用一维理论分析和二维有限元模拟,研究了杆中嵌入薄板的应力波传播行为.首先根据一维弹性应力波理论,推导了反射波,透射波以及板中应力的表达式.结合算例,分析了薄板厚度对应力波传播的影响,然后采用有限元方法,验证了一维理论分析结果,同时也研究了不同界面处理方式对结果的影响.结果表明板越薄,对应力波传播的影响越小,薄板中应力越能真实地反映杆中的应力状态;在SHPB实验中,嵌入薄片/薄膜传感器测量微弱应力信号是可行的.     

基于应力波传播机理的混凝土无损检测研究综述

混凝土结构在基础设施中应用广泛,但环境与荷载导致材料和结构的老化损伤问题,势必影响材料性能及耐久性和结构完整性及安全性.构建有效的混凝土材料性能评估和结构损伤识别体系是当前研究热点.现有研究因对应力波传播机理不深入理解、损伤定位定量模型理想化、损伤形式简化等问题仍存在局限性.因此,开发普适全面、稳定可靠的无损检测系统,对在建或既有混凝土结构服役状况进行长期、实时跟踪,具有重要学术意义和工程应用价值.本文结合混凝土无损检测领域的国内外研究现状及进展,从智能压电材料振动机理研究、混凝土无损检测方法发展、基于应力波的无损检测研究进展这三个逻辑层面,即按照研究手段到研究方法再到具体研究方案的顺序,循序渐进地对混凝土材料性能评估和结构损伤识别的研究进行了成果总结和方法提炼;基于此进一步概述了该领域所存在的瓶颈问题、研究重难点,最后提出了针对这些局限性的混凝土无损检测研究展望.     

梁中复合应力波的传播

采用有限差分法讨论了梁中复合应力波的传播．给出了粘塑性悬臂梁当自由端受突加弯矩载荷作用时梁内复合应力波传播的基本图象。指出，在冲击早期响应阶段．截面横向转动惯性效应起着重要作用，是不可忽视的。标志弹塑性边界的塑性效，一开始由自由端向固定端运动，但在反射卸载波的迎面作用下，会出现回退现象。在波动早期阶段，固定端主要处于弹性变形状态。此外，还对弹塑性梁中复合应力波的控制方程进行了必要的讨论。     

在埋置框架中应力波传播的影响因素分析

基于埋置框架的回传射线矩阵法,分析桩土刚度比、荷载作用方向等对埋置框架轴力波、剪力波和弯矩波的影响,并与框架结构进行比较。结果表明:荷载作用方向对埋置框架的轴力波和弯矩波影响较大;由于土体的影响,埋置框架与普通框架的瞬态波有很大不同。     

ARALL层板撞击应力波传播特性的研究

对于ＡＲＡＬＬ层板受硬物撞击所激发的应力波的传播问题,以粘弹性表征阻尼,采用一阶剪切理论在柱坐标系统中建立动力学方程组,寻求柱面波的解答,求得沿不同方向传播的应力波的相速度谱及衰减谱。采用动态实时实验技术,进行了大尺寸ＡＲＡＬＬ层板撞击应力波的实验研究。对比结果表明,不同方向弥散特性的理论预测与实测符合良好,衰减谱的测定离散性较大,其预测方法有待于进一步验证。     

直杆中应力波传播引起的分叉问题

讨论轴向矩形脉冲载荷作用下有限长理想弹性直杆中应力波的传播及其反射引起的分叉问题，讨论此类动力屈曲问题中横向惯性效应的影响；理论分析始终遵循着这样的思路：在分叉的那一瞬间，杆并没有横向惯性效应，目的是给出此类问题的一个合理提法，从理论分析和数值计算中得到了许多重要的结论，理论分析所遵循的思路和所采用的方法对各类结构由于应力波的传播及反射引起的分叉问题具有一定的意义．     

调谐兰姆波在模态控制中的实验研究

兰姆波模态调谐是指在确定的压电传感器条件下,通过频率选择实现单一兰姆波模态检测的方法.本文在兰姆波模态调谐的理论指导下,实现了单一兰姆波模态激励和调控.同时,研究了实验条件,如粘接剂性能和传感器上粘结位置对兰姆波调谐模态控制的影响.结果表明,对于不同的粘接剂,固化后硬度越高,其实验结果与理论结果的一致性越好;对于同一种粘接剂,边缘位置的粘贴会使非对称模态应力幅值增大,从而对模态调控的实现造成一定的影响.     

超声瑞利波测试材料表面载荷应力的实验研究

实验研究了利用超声瑞利波传播特性测试材料表面应力的方法.在测试过程中采用回振法测声速,以分辨应力作用引起声速的徽小变化;并设计夹具实现探头与试样之间的稳定耦合和弹性接触,精简了实验机构,提高了实验精度.研究结果表明,在应力作用下,平行和垂直于应力方向传播的瑞利波发生了相应的变化:应力较小时,声速随应力变化较快;随着应力...     

初始应力对碳纳米管横波传播的影响

本文研究初始应力对碳纳米管在极高频率（大于1THz）下横波传播的影响。计算结果表明：轴向初始应力的存在除了改变碳纳米管的横向波速和管间振幅比的大小（压应力时横向波速降低，管间振幅比增加，拉应力时结论相反）外，还会影响其横向波速的数目。双层碳纳米管受轴向初始压应力时，在某个频率区域存在最多三个横向波速，与受轴向初始拉应力和未受轴向应力时最多只存在两个横向波速有所不同。     

界面上应力波传播规律的动态光弹性试验研究

采用动态光弹性方法,对应力波在杆-杆和板-板双材料连接界面上的反射和透射传播规律展开研究．通过对双材料粘接模型施加冲击载荷作用,采集和分析等差线条纹,计算出最大剪应力值．对于两种试验模型应力波在界面上都以透射为主,对应力波的阻隔作用不明显,这与接触式界面对应力波有较强的阻隔作用有较大区别,在应用界面减弱应力波的作用时应注意区分．试验结果与理论计算结果基本保持一致,并由此证明采用动态光弹性法研究应力波在界面上传播规律的可行性．     

超声表面波检测金属材料表面应力的实验研究

本文应用声弹性理论研究了表面波在金属材料表面的传播速度和表面应力之间的关系,优化了表面波声弹性公式,建立了应力和表面波相对传播时间差的关系。通过构造实用的微型表面波探头,采用数字相关法计算了不同应力下的表面被传播时间差,确定了A3钢的表面波传播时间差与应力的关系式。同时分析了试件表面粗糙度和平整度对表面波速度变化的影响,最后给出了金属材料在不同表面条件下的实验分析结果。     

钢轨轨底垂直振动模式导波检测技术的实验研究

现有铁路钢轨超声探伤车技术无法检测线路钢轨轨底缺陷,给铁路运输安全带来很大隐患.本文开展了钢轨轨底超声导波传播特性和垂直振动模式导波检测技术研究,采用半解析有限元方法分析了我国60型钢轨轨底的各振动模态导波频散曲线和波结构.应用模态锤技术对自由状态钢轨轨底垂直振动模态导波传播特性进行了实验测量,结果表明,在0～100kHz频率范围内,钢轨轨底垂直振动模态优势模式与厚度为14 mm板中的A0模式兰姆波具有等效性.进一步研究了激励频率、激励脉冲周数、传播距离对轨底垂直振动模态导波传播的影响,设计了导波斜探头,选择合适的参数在钢轨轨底激励出垂直振动模态导波并检测出了轨底的人工缺陷.本文的研究结果为线路钢轨轨底的导波检测技术奠定了一定的基础.     

应力波穿越岩石节理时能量耗散规律的实验研究

采用材料试验机和大尺度激光表面仪对大理岩和花岗岩两种岩石进行三点弯曲和粗糙断裂面的扫描实验,详细地分析了粗糙断裂面的分形特征。通过SHPB实验,研究并提出了波能量耗散与断裂面分形维数的定量关系;分析了分形维数对波能量耗散的影响规律。研究得出以下结论:1)随着粗糙断裂面分形维数的增大,通过断裂面时应力波能耗将相应增加;2)应力波能量主要是以热能和塑性变形能耗散。分形维数越大,比表面积则越大,粗糙表面粒子相互摩擦和挤压程度相应增加,导致波的机械能转化成热能和塑性变形能部分增加,因而波动能量耗散越大。     

圆柱杆侵彻过程及应力波传播分析

研究了初始侵彻速度为１０００ｍ／ｓ～２０００ｍ／ｓ的圆锥杆对半无限厚水泥靶的垂直侵彻过程及其应力波传播。针对初始侵彻速度范围内的撞击特点，发展了计算撞击力的刚体－流体撞击模型和计算靶体变形的法向膨胀理论。模拟动量定理和功能守恒定律，建立了圆锥杆垂直侵彻半元限厚水泫靶时的动力学模型。结非线性动力学方程的数值解，确定了撞击力。在些基础上，根据牛顿第二定律建立了圆锥杆的波动方程，研究了应力波在圆锥中的传     

应力波在多层膜状材料中衰减特性的实验研究

脉冲载荷作用下,多层膜状材料衰减应力波的特性及其规律研究在工程结构设计中具有重要意义。本文采用分离式Hopkinson压杆(以下简称SHPB)装置,从实验角度对多层石英布和多层"石英布+聚酯铝膜"两种不同结构类型膜状材料衰减应力波特性进行研究。分析了透射应力波及应力冲量随多层膜状厚度变化的关系。通过对实验数据的拟合,给出了多层膜状衰减应力波能力和材料厚度以及材料结构的数学表征。研究结果表明,两种不同结构的多层膜状材料应力波衰减随厚度的变化关系都遵循指数衰减规律,而具有"多层石英布+聚酯铝膜"叠层结构的材料对应力波的衰减能力略强于单一多层石英布材料。本研究可作为工程应用多层膜状材料衰减应力波的实验依据。