基于表面波的钢管砼界面剥离检测模拟分析

钢管混凝土结构充分利用了钢管和混凝土的优点,具有优越的力学性能,被广泛应用于高层建筑及大型桥梁中。然而,钢管和混凝土间的界面剥离缺陷却会给结构力学性能带来负面影响,对隐蔽性的界面剥离缺陷进行有效检测很重要,基于同侧压电陶瓷片驱动与表面波测量进行检测易于实施。该文运用ANSYS建立了带界面剥离缺陷的钢管混凝土柱模型,通过在钢管混凝土柱表面同侧粘贴压电陶瓷(PZT)片进行驱动和传感,对具有不同长度缺陷的钢管混凝土柱的信号进行数值模拟分析,并与健康工况下的信号进行比较。数值模拟结果表明,界面剥离缺陷工况下的信号幅值较健康工况下大,且损伤程度与信号幅值改变呈正相关,损伤尺度越大,信号幅值越大。该文提出的基于表面波测量的界面剥离缺陷检测方法有效。     

基于三维模型的NPN双极型晶体管电离辐射效应仿真模拟北大核心

为更加迅速可靠地评估星用双极型晶体管抗电离辐射损伤性能,建立了三维NPN晶体管模型,并对其电离辐射效应进行了数值模拟。仿真计算了电离辐射在晶体管中产生的氧化物正电荷陷阱以及界面陷阱,以此模拟不同总剂量、剂量率电离辐照对晶体管的损伤;以漂移扩散模型计算了晶体管典型性能的响应,验证了晶体管的总剂量效应和低剂量率损伤增强效应。结果表明晶体管对电离辐射敏感的区域位于基区和发射结区附近的Si/SiO_(2)界面,从Gummel曲线提取的归一化增益发现,电离辐射损伤可能使晶体管增益降低50%以上,这对晶体管性能影响很大。该方法可以在降低成本、缩短周期的前提下,为晶体管抗电离辐射可靠性评估提供合理的技术支撑和可借鉴的理论数据。     

基于压电超声导波的管道缺陷检测数值模拟

建立了压电材料与管道结构的超声与机械多物理场耦合有限元数值分析模型,采用ANSYS数值分析软件,在认识管道中导波频散特性的基础上,对利用压电陶瓷(PZT)激发的纵向导波进行数值模拟,探究压电超声用于管道损伤识别的机理。在管道模型的自由端周向分布16个PZT激励器激发入射导波,运用与之相距50mm处的PZT接收检测信号,对不同尺寸的单裂纹管道模型进行了数值模拟。结果表明,运用纵向导波检测能准确识别出管道缺陷的存在,且回波的幅值与缺陷尺寸有明显的正相关性,对接收信号时程进行分析可较准确地定位缺陷位置。     

晶体生长速度对硅单晶微缺陷影响的数值模拟

利用有限元分析软件对为300 mm直拉硅单晶生长过程进行模拟,分析了硅单晶体中微缺陷的类型和分布随不同晶体生长速度的变化规律。随着晶体生长速度的不断增大,硅单晶体中以空位为主的微缺陷区域逐渐增大,如水晶起源粒子(crystal originated particles,COP),以间隙原子为主的微缺陷区域逐渐减小,同时,间隙型微缺陷的浓度呈现不断减小的趋势,空位型微缺陷的浓度呈现不断增大的趋势。晶体生长速度的不断增大,硅单晶体中间隙型微缺陷的浓度与空位型微缺陷的浓度近似相等的区域先增大,后减小。通过Cu缀饰实验和流体图案缺陷(flow pattern defect,FPD)密度测量,将所得微缺陷类型、浓度的实验结果与晶体生长速度对硅晶体微缺陷影响的数值模拟结果进行了对比,实验结果验证了数值模拟的结果。     

高温下表面波测量亚表面缺陷宽度的数值模拟

为了实现激光超声技术对不同温度下亚表面缺陷宽度的定量检测,本文采用了有限元法模拟了激光激发表面波与亚表面缺陷的作用,并提出了一种利用表面波定量计算亚表面缺陷宽度的方法。首先在亚表面缺陷的一侧产生表面波,然后在另一侧产生表面波,最后分别在两侧检测到来自在亚表面缺陷的入射和反射表面波。当亚表面缺陷处于一个表面波波长的作用范围内时,基于入射和反射表面波的到达时间可实现计算亚表面缺陷宽度。数值结果与理论结果吻合良好,为高温下采用激光超声技术定量计算亚表面缺陷宽度提供了一种十分有效的数值方法。     

基于界面材料损伤的晶体管辐射噪声表征模型

在双极晶体管界面材料辐照损伤机理及缺陷产生微观机制分析的基础上,结合缺陷与电参量及1/f噪声参量之间的关系,建立了辐照损伤的1/f噪声模型.通过讨论噪声与晶体管可靠性之间的关系,探讨所建立的噪声模型用于双极晶体管辐射表征的方法的可靠性.结果表明此方法为晶体管的可靠性筛选,提供了理论依据.     

基于超声扫描的塑封器件缺陷判定方法研究

超声扫描检测因为其灵敏度高、对样品没有损伤的特点,被广泛地应用到塑封器件的筛选和检测中,但是目前不存在一个完整的超声扫描检测方法。对塑封器件缺陷进行分析,提出一种塑封器件缺陷的超声扫描检测方法。该方法采用A扫描与C扫描检测塑封器件内部的缺陷,其过程为塑封体缺陷检测与重要界面缺陷检测。与现有GJB 4027A要求的聚焦6个重要界面的检测方法相比,本方法只需要聚焦两个界面即可观察到6个界面的情况,可以提升检测效率。     

MOS器件辐照引入的界面态陷阱性质

通过分析总剂量辐照产生的界面陷阱的施主和受主性质 ,用半导体器件模拟软件 Medici模拟了NMOS、PMOS器件加电下辐照后的特性。结果表明 ,对于 NMOSFET,费米能级临近导带 (N沟晶体管反型 )时 ,受主型界面态为负电荷 ,施主型界面态陷阱为中性 ,使界面态陷阱将引起的阈值电压漂移 ;而对 PMOSFET,当费米能级临近价带 (P沟晶体管反型 )时 ,施主型界面态陷阱带正电荷 ,受主型界面态陷阱为中性 ,界面态陷阱将引起负的阈值电压漂移。理论模拟的转移特性与测试结果吻合。文中从器件工艺参数出发 ,初步建立了总剂量电离辐照模型 ,该模型对于评估器件总剂量加固水平提供了一种理论方法     

基于红外无损检测的非金属材料粘贴缺陷识别

非金属材料粘贴结构的脱粘现象可影响其性能,使用红外无损检测技术可对粘贴缺陷进行有效的识别。首先研究了基于红外无损检测技术的粘贴缺陷边界特征,确定了使用温度梯度极值判断粘贴缺陷边界位置的定量分析方法;结合该特征,采用了Canny边缘检测算法对数值模拟的粘贴缺陷模型进行缺陷边界识别。同时使用该算法对实验数据进行识别,针对识别结果出现的边界模糊、噪点多等问题,提出了筛选出所有“疑似边界”以保留“弱边界”的改进算法。结果表明,改进后的Canny算法能够提高红外无损检测粘贴缺陷的完整性和准确性。     

脉冲激光毛化加工的计算机流体动力学数值模拟

激光毛化的温度场和熔化过程流动状态的变化,以及因辅助气体等导致的对流换热边界条件变化都会对材料表面成形质量和组织转变产生重要影响。于是建立了模拟激光毛化的三维瞬态模型,该模型考虑了热传导、对流传热及熔池表面的形貌变化等因素,采用焓法与流体体积(VOF)方法处理固液相变移动边界与自由表面的问题,利用Fluent软件和用户自定义函数(UDF)方法求解,处理了辅助气体的驱动作用及自由表面和相界面的演化,得出了脉冲激光毛化过程中各种加工参数下熔池的形状、大小以及熔池内的温度、速度分布。实际毛化加工结果与数值模拟结果基本一致。     

矩形钢管砼截面内缺陷对不同路径波动测量的影响

钢管混凝土结构在超高层建筑中的应用日益广泛,由于施工质量控制不到位及混凝土材料收缩等原因,其内部可能出现核心混凝土空洞缺陷及混凝土与钢管壁间的界面剥离缺陷,进而对其力学性能带来负面影响。该文针对矩形钢管混凝土截面的缺陷检测,在表面粘贴压电陶瓷片进行测量,对这两种内部缺陷在不同测试路径上压电陶瓷片响应的影响进行试验和数值模拟分析。通过对健康、存在核心混凝土空洞和界面剥离缺陷的不同试件不同检测路径上压电传感器输出信号的比较,研究了缺陷对应力波传播的影响,并得到采用对测方式检测的敏感范围。结果表明采用对测方法可有效检测钢管混凝土缺陷,其敏感范围的确定具有工程意义。     

氢气气氛下横向PNP晶体管电离损伤行为

无论氢在电子器件内部以何种形式(H2分子、H原子或H+离子)存在,均会对电子器件电离损伤产生作用,进而影响器件的抗辐照能力。本文深入研究了氢气和空气气氛条件下1 MeV电子辐照栅控横向PNP(GLPNP)型双极晶体管的辐射损伤缺陷演化行为。利用Keithley 4200SCS半导体参数测试仪对不同气氛下辐照过程中晶体管进行在线原位电性能参数测试,研究晶体管电性能退化与电子辐照注量和氢气深度之间的关系;基于栅扫技术(GS)和深能级瞬态谱技术(DLTS),研究双极晶体管中氢诱导电离损伤缺陷演化的基本特征。研究表明,与空气气氛相比,氢气气氛下电子辐照导致GLPNP的基极电流增加显著,而集电极电流明显降低,产生更多的氧化物电荷和界面态,这些现象均说明氢气加剧双极晶体管的电离辐射损伤。     

直接键合微腔结构的光谱特性

采用直接键合方法制备了法布里-珀罗共振微腔结构，并用传输矩阵方法对其反射光谱进行了理论模拟. 通过构造键合界面两侧多层薄膜材料的光学厚度呈现指数规律变化的模型，分析了键合效应对微腔结构光学特性的影响. 结果表明：在较低退火温度下(如580℃)进行直接键合有利于高光学性能微腔结构的制备，而提高退火温度则需要在键合结构中加入缺陷阻挡层以提高键合质量.     

激光瑞利波的时间依赖性探测表面缺陷深度

针对金属构件表面微小缺陷非接触式定量检测的难题,本文采用有限元法模拟了激光产生的瑞利波与不同深度的表面缺陷的相互作用,研究了瑞利反射波与表面缺陷深度的时间依赖关系。通过分析该时间依赖关系的产生机制,提取出能够定量表征表面缺陷深度的时域特征量,得出了该时域特征量与表面缺陷深度的数学关系表达式,并利用该数学关系表达式进行了激光超声表面缺陷检测实验中的深度计算。结果表明,实验结果与数值模拟结果具有良好的一致性,该时域特征量与缺陷深度呈线性关系,能够定量表征表面缺陷深度的范围为0.1~0.5 mm,最大误差≤0.06 mm。     

机电设备零件缺陷激光熔覆修复过程温度场模拟研究

温度场是决定机电设备零件缺陷激光熔覆修复质量的重要因素，为了提升激光熔覆修复质量，提出机电设备零件缺陷激光熔覆修复过程温度场模拟方法。建立机电设备零件物理模型，根据该模型分析不同路径下的激光熔覆扫描过程，确立物理模型的信息参数。对物理模型实行网格划分，获取机电设备零件缺陷在修复过程中的温度场分布特征及变化规律。根据分析结果和物理模型对不同搭接率条件下机电设备零件缺陷激光熔覆修复温度场数值进行模拟，依据模拟结果实现激光熔覆修复，以此进一步提升机电设备零件缺陷激光熔覆修复质量。     

复合层合梁层裂损伤与超声导波的相互作用研究

基于谱有限元法(SFEM),建立了压电晶片驱动/传感与各向异性层状复合梁耦合的谱有限元模型,数值模拟研究了耦合系统超声导波的激发、传播特征,并分析了导波与损伤的相互作用。模型中复合梁采用铁木辛柯梁理论、压电晶片层采用欧拉伯努利梁理论,利用哈密顿原理得到梁/压电晶片的时域耦合运动控制方程和边界条件,通过快速傅里叶变换将耦合运动控制方程转换至频域可导出谱有限元模型。与有限元分析结果比较表明,所建模型可精确模拟复合梁中导波的传播且计算效率高。进而分析了导波和层裂损伤的相互作用,结果表明导波在缺陷处会产生反射,且反射信号到达压电传感器的时间和幅值与缺陷的位置及长度有关。     

基于LMBP神经网络的SMT焊点缺陷智能鉴别技术

针对SMT焊点的常见缺陷,采用Levenberg-Marquardt(LM)算法改进的BP神经网络,运用仿真方法产生训练样本,利用正交试验设计选取具有代表性的训练样本,利用机器视觉技术获取测试样本,实现了对SMT焊点缺陷的智能鉴别.经验证,对几种常见的缺陷,所建立的LMBP网络模型具有较好的鉴别能力,与标准的BP网络的鉴别结果相比,提高了智能鉴别精度和速度.     

弹性声波与表面缺陷相互作用的数值模拟

为了分析材料表面缺陷对声表面波传播的影响,以弹性动力学理论为基础,采用有限元方法数值模拟了声表面波沿金属表面传播及其与表面缺陷的相互作用。通过数值模拟弹性声表面波与不同深度、不同宽度的表面缺陷相互作用过程,得到了声表面波经不同表面缺陷后的反射和透射表面波波形,并对波形进行快速傅里叶变换分析。结果表明,弹性声表面波与表面缺陷相互作用后,产生反射Rayleigh波和透射Rayleigh波;随着表面缺陷深度和宽度的增加,Rayleigh波反射率相应增加,而透射率相应减小。     

PD SOI NMOSFET翘曲效应的温度模型

报道了一个部分耗尽 (PD) SOI NMOSFET翘曲效应的温度解析模型 .该模型从 PD SOI NMOSFET器件的物理结构 ,即由顶部的 NMOSFET和底部的寄生 BJT构成这一特点出发 ,以一定温度下 PD SOI NMOSFET体-射结电流与漏 -体结电流的动态平衡为核心 ,采用解析迭代方法求解 ,得出漏 -体结碰撞电离产生的空穴在体区中近源端积累达到饱和时的体 -射结电压 ,及漏 -体结和体 -射结电流的各主要分量 ,进而得到了 PD SOI NMOSFET翘曲效应漏电流的温度解析模型 ,并将一定条件下的模拟结果与实验结果进行了比较 ,二者吻合得很好     

雷达微波盒体等温精密挤压数值模拟研究

以雷达微波壳体为研究对象,采用刚粘塑性有限元法对其等温挤压过程进行了数值模拟,获得了成形过程中金属流动规律和应力分布状态,预测成形过程中可能存在的缺陷。在此基础上,通过数值模拟分析得到了优化的毛坯形状。通过与实验结果对比,模拟结果和实验结果一致,进一步验证数值模拟结果的可靠性与有效性。