基于ANSYS提取单相单向换能器耦合模参数

基于有限元理论,给出了基于ANSYS提取单相单向换能器（Single Phase Unidirectional Transducers,SPUDT）耦合模参数的方法。首先,结合声表面波在压电介质中的传播原理,给出了压电有限元分析方程和对应的ANSYS分析步骤。然后针对SPUDT结构,给出了周期性近似分析的理论模型,利用耦合场分析对其进行模态分析和谐响应分析,最后结合两者的结果来计算SPUDT的耦合模参数。本文给出基底材料为压电晶体128°YX-LiNbO₃和YZ-LiNbO₃,电极材料为铝的三种不同SPUDT的计算结果,理论结果与Hashimoto和Hartmann文献报道的结果相吻合,并且和实验测试的结果基本一致。从而给出了提取SPUDT耦合模参数的一种通用、有效的方法。     

考虑应力三轴度影响的30CrMnSiNi2A钢韧性断裂研究

30CrMnSiNi2A钢是一种在军工领域应用广泛的低合金高强度钢。针对结构完整性的评估问题,采用试验和数值计算结合的方法研究了30CrMnSiNi2A钢的韧性断裂特性。对光滑圆棒试件在不同温度下进行准静态和动态拉伸试验,并通过有限元迭代方法标定了材料的Johnson-Cook动态本构模型参数,分析了温度和应变率对30CrMnSiNi2A钢断裂行为的影响。开展了缺口圆棒拉伸、缺口平板剪切和圆柱压缩试验,计算了各试件对应的平均应力三轴度和断裂应变,给出了应力三轴度在?1/3～1.5区间内的断裂应变变化曲线,分别确定了Johnson-Cook和Bao-Wierzbicki失效模型参数。研究表明,30CrMnSiNi2A钢的断裂应变与应力状态密切相关,且在不同的应力三轴度区间内曲线单调性差异较大,Bao-Wierzbicki失效模型较好地描述了这种钢在不同应力状态下的断裂特性。     

声表面波梯形谐振滤波器级联结构的研究

本对声表面波梯形谐振滤波器4级级联的5种不同级联结构进行了理论分析，计算出了其频响特性曲线。对5种不同结构的特性进行了比较，得出了不同结构在带宽、矩形系数、带外抑制等方面的特性，以期对以后实际器件的设计提供理论根据。     

On propagation characteristics of SH-type surface acoustic waves in periodic metal gratings by variational principle

Based on D.P. Chen and Haus＇ theory, a theoretical method was presented to analyze dispersion characteristics of SH-type surface acoustic waves （SAWs） propagating on periodic metallic grating structures with a variational principle and coupling-of-modes equation. Without using complicated Green＇s function, the calculating results of the method agree well with those of Hashimoto＇s theory. On the other hand, Hashimoto＇s method is helpless for calculating the dispersion relation of short-circuited gratings on ST-90°X quartz etc. However, the method developed in this paper can successfully calculate it.     

硅酸镓镧声表面波传感器的压力温度多参数解耦分析

针对硅酸镓镧声表面波压力传感器,提出了一种温度和压力的多参数解耦方法。理论上采用有限元方法与微扰理论结合,计算传感器在不同温度、压力下频率响应。根据计算结果,构造出传感器温度与压力的解耦公式。以一种基于LGS(0°,0°,100°)点压力式SAW传感器为例,理论计算得到其温度与压力解耦公式的具体参数,同时与在-55℃-125℃,0-1 MPa范围内的实验测试结果对比。理论分析和实验测试结果基本吻合,验证了温度压力多参量解耦方法的正确性。     

冲击载荷作用下柱壳链中的弹性波传播简化模型及其解析解

柱壳链能引起波形的弥散,具备操控波形的潜力。建立了柱壳链结构的等效连续介质模型和细观有限元模型,研究了质量块冲击作用下柱壳链中的弹性应力波传播过程及其几何弥散特性。基于考虑横向惯性修正的Rayleigh-Love波动方程,建立了柱壳链在质量块冲击下的控制方程,采用Laplace变换及其逆变换获得了位移场、速度场和应变场的解析解,所得结果与细观有限元模拟结果较好吻合。结果表明,在冲击过程中应变和速度峰值均逐渐减小,应变峰值、振荡幅度和波形前沿宽度与泊松比和惯性半径相关,泊松比和惯性半径越大,应变峰值越小,应变分布振荡越剧烈,波形前沿宽度越宽。     

基于声表面波-气相色谱联用技术快速分析 麝香中的麝香酮*

目的:建立声表面波气相色谱仪现场快速检测麝香中主要成分麝香酮的方法。方法:取麝香样品经过超声、过滤后,使用声表面波气相色谱仪进行检测,DB-5毛细管色谱柱,初始温度45℃,10℃/s程序升温至180℃,检测器温度40℃。结果: 麝香酮在7s内出峰,最低检测限为15.8 pg,精密度RSD值为2.89%~3.24%,重复性RSD值为4.69 %,稳定性RSD值为4.4%,麝香酮溶液在0.2~3.2 μg/mL浓度范围内线性良好。测试16组麝香样品,麝香酮含量在2.08%-3.83%范围内。麝香酮含量最高的为四川圭兴林麝,含量最低的为陕西凤县林麝。三年生的林麝和马麝中麝香酮含量均大于一年生。结论: 声表面波气相色谱仪检测麝香酮具有较好的响应特性、精密度、重复性和稳定性,建立的声表面波气相色谱方法能够实现麝香中主要成分麝香酮快速、准确的定量检测。     

谐振式检测器指条厚度对质量型声表面波传感器灵敏度的影响

研究了谐振器指条厚度对质量型声表面波传感器灵敏度的影响.利用耦合模方程推导出耦合模参量与周期栅阵禁带边界频率的关系,结合有限元及P矩阵模型,获得了声表面波传感器灵敏度随指条厚度的变化关系。制备3种不同铝指条厚度(1600?,1900?,3100?)的声表面波谐振器,通过对其表面中心区域沉积SiO_2层验证了计算结果。结果表明:采用ST-X石英基底的声表面波谐振器对SiO_2负载检测时,传感器的灵敏度随铝指条厚度的增加先变大后减小,最优归一化指条厚度为1.9%。分析表明,指条厚度对传感器灵敏度的影响主要来自于传播速度和耦合系数的共同作用,通过优化指条厚度的方法可改善传感器的灵敏度.     

应用于气体传感器的多波导层Love波器件的温度特性研究

为获得趋于零温度系数的多波导层Love波器件结构参数,对Love波器件的温度稳定性进行了研究。首先构建了这种多波导层条件下Love波传播特性的理论模型,即根据层状结构声波传播方程和边界条件推导出Love波的色散方程,再结合色散方程和Tomar的方法,成功提取出趋于零温度系数的Love器件结构参数,并通过实验验证了理论计算结果,实验测试得到的基于ST-90°X石英且采用SU-8与SiO₂双波导层的Love波延迟线器件的频率温度系数(tcf)仅为2.16 ppm/℃。优化后的器件具有很好的实际意义。