六方棱柱结构介孔氧化硅材料的合成及其机制探讨

在强酸性条件下合成了具有六方棱柱结构的介孔氧化硅ＭＣＭ－４１材料,并通过ＸＲＤ、氮气吸附、ＳＥＭ、ＨＲＴＥＭ等手段对材料性能进行了表征。结果表明：在微米尺度上具有六棱柱结构的ＭＣＭ－４１材料,是由定向规则排列的纳米孔道组成,表面附着硅酸根离子的表面活性剂胶束按照液晶几何构造定向聚集生长,是导致六方棱柱结构介孔材料形貌生成的主要原因。     

激光诱导硅基Al-Ti金属膜构建各向异性表面及其浸润特性

利用脉冲激光在Si表面刻蚀微米级四方柱,通过多靶磁控溅射镀膜机在其表面上沉积Al-Ti双层金属膜,然后利用激光诱导金属涂层形变,在四方柱的硅基底上形成定向微渠道,通过测量水与定向微渠道表面的接触角(前进角和后退角)研究各向异性表面浸润性特性.结果表明,在硅基底上构建的Al-Ti金属膜各向异性表面表现出水滴的前进角和后退角都较大,各向异性结构对其浸润性有明显的影响.因此,利用激光可以在固体表面制备各向异性表面, 控制表面的润湿行为.     

T形截面振子的驰振特性试验研究

T形振子的流致振动响应表现出了"非自限制"特性,随着流速的增大出现驰振现象,振动增强,有利于能量利用。但T形振子在复杂环境条件及自身截面变化条件下的研究尚未开展。基于此,进行了T形振子的试验研究,旨在探索其流致振动完整响应规律及在不同截面高宽比下的响应差异,具体结论如下:与三棱柱振子类似,T形振子也存在硬、软驰振现象,阻尼比较大时,出现硬驰振现象,而阻尼比较小时出现软驰振现象;软驰振响应中,振子的驰振具有自激发特性,由涡激振动激发而成;硬驰振响应中,振子需外力才可激发驰振;随着截面高宽比的增大,振动响应逐渐由硬驰振转化为软驰振,且驰振分支中振幅与频率均有所降低。     

片上光学近场的远场辐射调控

表面波作为一种信息或能量传递载体，在片上光学器件及系统中具有重要应用，然而实现近场表面波到远场传输波的高效自由调控是片上光子学领域中的基础难题。本文从表面波的远场辐射原理出发，介绍了人们利用超表面对表面波辐射场的相位、振幅、偏振态等多种参量的调控能力，以及表面波的定向辐射、远场聚焦、特殊光束激发、全息成像等复杂波前调控效应，最后对表面波远场辐射调控的主要挑战和未来发展做了总结。     

基于高鲁棒性超声超表面的声束定向发射

基于超薄平面型超声超表面构建了超声束定向发射器件,利用有限元仿真验证了声束定向发射的高效性和采用不同单元结构配置时定向发射效果的高鲁棒性。所设计的超表面器件由结构单元周期性排列而成,在保持结构周期性不变的条件下,尽管结构单元几何形状呈随机分布、或者结构中存在几何缺陷,但仍可有效地保持声束定向发射的良好性能。基于超声超表面的超声束定向发射器件具有结构设计简单、定向准确性高、灵活性强、适用范围广等优点,在工业无损检测、水下探测、医学超声工程等领域具有广泛的应用前景。     

圆柱体横流与顺流方向涡激振动耦合模型研究

基于尾流振子模型对刚性圆柱体在横流以及顺流方向涡激振动耦合模型进行了研究。首先建立了横流以及顺流方向考虑结构几何非线性的结构振子以及尾流振子模型,其次基于二阶精度中心差分格式对模型进行先离散后迭代求解,再次通过与他人实验结果进行对比验证了该数值模型的可靠性,最后对不同质量比、不同结构阻尼比以及不同几何非线性系数下圆柱体涡激振动响应振动幅值以及振动轨迹进行了分析。分析结果表明:随着质量比的增大,横流以及顺流方向的振动幅值均呈下降趋势,锁定区间宽度逐渐变窄。随着结构阻尼比的增大,横流以及顺流方向的振动幅值同样呈下降趋势,而锁定区间宽度逐渐变宽。随着折合速度的增加,结构振动轨迹依次出现斜"8"字形、"月牙"形以及正"8"字形。随着几何非线性系数的增加,横流以及顺流方向振动幅值从上分支进入低分支时的位移突降现象会变得越来越明显。     

激光微加工技术制备浸润性可控聚四氟乙烯超疏水表面

使用CO_2激光器对聚四氟乙烯(PTFE)表面进行微加工,通过设计需要加工的图案,对加工间距、功率和加工次数等参数的控制,能获得浸润性可控的超疏水表面。扫描电子显微镜和接触角测量用于表征表面形貌结构和润湿性。研究了激光不同加工间距、不同加工功率及不同加工次数对表面浸润性和表面形貌的影响。结果表明,制备的超疏水表面各向异性程度随着条纹间距的增大而增大,使用不同的功率加工5次可实现相同的各向同性结构,相同条件下加工4次可以实现各向异性向各向同性的转变。CO_2激光微加工技术可用于大规模加工制备超疏水表面,进而用于微流控器件、定向集水及减阻、实验室芯片系统等领域。     

激光微加工技术制备浸润性可控聚四氟乙烯超疏水表面EI北大核心CSCD

使用CO_2激光器对聚四氟乙烯(PTFE)表面进行微加工,通过设计需要加工的图案,对加工间距、功率和加工次数等参数的控制,能获得浸润性可控的超疏水表面。扫描电子显微镜和接触角测量用于表征表面形貌结构和润湿性。研究了激光不同加工间距、不同加工功率及不同加工次数对表面浸润性和表面形貌的影响。结果表明,制备的超疏水表面各向异性程度随着条纹间距的增大而增大,使用不同的功率加工5次可实现相同的各向同性结构,相同条件下加工4次可以实现各向异性向各向同性的转变。CO_2激光微加工技术可用于大规模加工制备超疏水表面,进而用于微流控器件、定向集水及减阻、实验室芯片系统等领域。     

仿生超疏水表面的制备及润湿性研究

对植物叶表面的超疏水现象研究表明:植物叶表面的微观结构是引起超疏水的根本原因.设计并利用软刻蚀技术制备了一系列不同参数的光栅微结构表面,对水滴在这些非光滑表面上的接触角进行测量,测量结果表明材料表面几何结构直接影响接触角的大小,通过设计微结构的几何参数可以获得理想的超疏水材料.     

车用凸形板结构的隔声分析

针对路面车辆的行驶噪声,利用外尔声子晶体表面态具有沿特定方向声传输的特性,通过声振子结构来设计声边界,调整声传输路径,改善车内声环境。首先提出一种新的凸形板单元模型,进而探讨合成维度SH(Shear Horizontal)波输入下的一维声子晶体应用于汽车隔声的理论依据,最终得到不同结构参数下模型色散曲线及色散曲线影响因素,实现声边界效应。通过仿真分析证明,模型存在实现声定向传播和声阻现象的结构参数。通过不同结构参数模型改变声传输路径的方法,为车辆隔声提供一种转移噪声的研究方向。     

电磁超声单向表面波对铝板微小缺陷的检测

电磁超声表面波被广泛用来检测表面或近表面缺陷。双向表面波电磁超声换能器(ElectromagneticAcoustic Transducer, EMAT)会在两侧同时产生能量较低且均衡的超声波,而微小缺陷(缺陷深度远小于表面波波长)的反射信号非常微弱,易被噪声淹没,根据回波信号,难以识别和定位缺陷。为此基于惠更斯叠加原理设计了单向表面波EMAT,对其声场进行了有限元分析;研究了增强侧表面波遇到不同缺陷的响应特性,得出缺陷深度、角度与反射波幅值的关系;并对含不同微小缺陷的铝板进行了实验研究。仿真和实验结果表明,所提方法提高了表面波检测微小缺陷的灵敏度,并实现了缺陷位置及深度的量化。     

针对金属表面缺陷深度的激光超声检测研究

为了完成对金属材料表面缺陷深度的检测,提出了通过幅值分析检测表面缺陷深度的方法.搭建了激光超声扫描检测实验平台,采集了B-scan信号,从时域和频域角度分析了不同深度表面缺陷对声表面波传播的影响.研究结果表明:表面波在缺陷处会发生反射、透射产生模式转换现象,且透射波频率成分与缺陷深度有关;透射表面波与直达表面波的幅值比可实现缺陷深度的检测,与频谱分析法相比,具有更小误差.     

考虑形状参数的分数黏弹性振子频响特性

黏弹性振子为描述黏弹性减振降噪结构的基本物理单元。针对传统黏弹性振子整数阶模型较差的试验拟合性和无几何标度性,提出了考虑形状参数的分数黏弹性振子模型及建立其动力学方程的一般方法,并推导出频响函数。以其中典型分数黏弹性振子（SFVEO）为例研究了频响特性及参数影响性。数值算例表明,幅频响应存在谐峰值,相频响应存在转折频率,两者均受系统参数（固有频率、分数阶数、形状参数和阻尼比）影响;固有频率、阻尼比和形状参数均在低频段对幅频响应有显著影响,分数阶数则在高频段存在明显影响;各参数对相频响应在低频段有明显作用。为黏弹性缓冲减振结构的设计和多目标优化提供理论参考。     

短时氧化对定向凝固高温合金不同取向腐蚀性能的影响

为了研究定向凝固高温合金不同取向氧化前后的常温腐蚀性能,选择镍基高温合金DZ125和钴基高温合金DZ40M在1050℃下进行不同时间的短时氧化,研究合金不同取向的氧化行为;对氧化前后合金在3.5%NaCl溶液中进行电化学实验,研究氧化对定向凝固高温合金不同取向常温腐蚀性能的影响。结果表明:定向凝固高温合金晶界或亚晶界附近容易发生局部腐蚀,纵截面晶界和亚晶界面积分数小,因此耐蚀性优于横截面;与合金横截面相比,纵截面晶界结构不利于扩散,故其氧化速率小于横截面;短时氧化后在合金表面生成分层结构的氧化物,对合金起到保护作用,一定程度上提高耐蚀性。     

层状岩石细观构造表征及劈拉受载各向异性行为研究

层状岩石结构内部矿物之间的定向排列与胶结作用形成不同构造方向的细观结构,使岩石变形破裂及其力学性能存在明显的各向异性。该文以板岩为研究对象,通过构建空间相关函数,建立可表征不同片理方向的岩石细观颗粒离散元模型。基于细观力学参数反演,针对不同片理角度（θ）的巴西劈裂试验开展数值仿真分析,对板岩的各向异性行为进行了研究。结果表明,由于岩石受内部片理构造的影响,在劈拉荷载作用下,呈现三种破坏模式,当θ ≤ 30°时主要发生矿物颗粒之间的拉伸破坏,当θ=45°~75°时为剪切与拉伸共同作用产生的破坏,当θ >75°时为沿着片理面的拉伸破坏;岩样破坏所耗能量及劈拉强度随片理角度的增大而逐渐降低。该文提出的方法能较好地模拟层状岩石的各向异性力学特征及变形破裂规律,与试验结果表现出良好的一致性。     

斜裂纹定量检测的全光学检测技术研究

该文采用有限元仿真方法分析斜裂纹与激光超声表面波的作用机理.主要研究内容包括:通过建立斜裂纹与激光超声作用的二维仿真模型,分析裂纹处透射波声场的频谱特征;并对不同深度、不同角度、不同宽度的斜裂纹进行仿真计算,实现采用透射系数对斜裂纹几何参数的分析.研究结果表明:激光超声表面波透射系数随斜裂纹深度呈线性变化,深度越大,透...     

软模板技术制备银的各向异性纳米粒子

纳米银的光学、电学和催化活性与粒子的粒径、形貌和结构之间存在着强烈的依赖关系,研究各向异性银纳米材料的形成具有重要意义.结合软模板技术在各向异性银纳米材料制备方面的研究成果,着重讨论了银纳米棒和纳米线的制备方法和形成机理,概述了树枝状纳米银、纳米银片(盘)、纳米银立方体和三棱柱的研究进展,指出利用软模板技术可合成各种形貌的纳米银粒子,并指出了此类材料在研究中存在的不足,展望了其发展趋势.     

基于Hamilton体系多层各向异性材料表面波传播的数值解法

针对层状各向异性材料,着重研究波传播问题中的表面波。将位移分量和应力分量组合成混合状态向量,使研究体系从Lagrange体系转换成Hamilton体系。用精细算法和扩展的Wittrick-Williams算法求解波传播问题的特征值,并着重对表面波做了分析。给出了该方法在各向同性、多层各向异性材料的数值算例,计算结果具有非常高的精度。      

点式幕墙单层索网谐波地震响应的几何非线性研究

摘 要：预应力平面单层索网是几何非线性较强的柔性张拉结构,由索中预拉力及几何非线性提供平面外刚度,在静力平衡位置预应力刚度较小,荷载作用下结构发生较大变形,因而产生了较大的几何刚度。针对几何非线性对此结构受力特性影响的重要性,对结构几何非线性作了定量分析,提出了几何非线性因子的概念;采用几何非线性时程分析方法,探讨了影响不同几何非线性的单层索网的谐波地震响应。分析结果表明,索网长宽比及索预应力对几何非线性影响较大;单层索网动力响应存在峰值共振偏移现象;并指出峰值共振频率不同于结构的线性自振频率和非线性自振频率。     

宽频段雷达表面波衰减特征规律研究

目标物体上表面波的衰减吸收对目标的隐身起到很大的作用.研究了雷达吸波涂层对宽频段雷达表面波衰减吸收的规律以及频率选择表面与吸波涂层相结合的复合吸波涂层对宽频段表面波衰减吸收的规律.实验结果表明,低厚度的雷达吸波涂层就可以实现高频表面波的强衰减吸收,而频率选择表面与低厚度雷达吸波涂层相结合的复合涂层与雷达吸波涂层共同交替使用可以实现宽频段表面波的强衰减吸收,有望实现目标物体在宽频段范围内的高性能均衡雷达隐身.