基于FEM的正交异性压电复合材料传感研究

通过建立被测构件与压电正交异性复合材料(Orthotropic Piezoelectric Composite Materials，OPCM)传感元件的三维有限元(Finite Eleinelit Model，FEM)模型研究OPCM的动态传感特性．采用对被测构件施加冲击载荷的方法获得传感元件输出的电压时域信号，并进行傅立叶变换分析，计算和实验结果都表明OPCM传感元件对同平面内相互正交的应力波具有不同的频响特性，且两者之间有较好的吻合性．     

高灵敏度宽频带OPCM超声换能器的试制

正交异性压电复合材料(Orthotropic Piezoelectric Composite Materials,OPCM)超声换能器因其特有的正交异性特征具有发射和接收定向波信号的能力,有助于提高结构损伤定位精度.在OPCM元件研究的基础上,理论分析了声阻抗匹配层与OPCM元件间的声阻抗关系,并通过实验验证了带声阻抗匹配层的OPCM换能器具有更高的正交比,灵敏度和带宽也进一步得到提高.     

压电微悬臂梁传感器性能的数值模拟研究

基于力-电双向耦合理论,采用有限元方法,数值模拟研究压电微悬臂梁的灵敏度,并进行参数分析,为设计性能优良的悬臂梁提供理论依据。理论分析微悬臂梁在空气和液体中的共振频率和自身结构参数的定量关系,灵敏度与共振频率变化量、被测物质量的关系,通过数值模拟得到悬臂梁长度、宽度、厚度及共振阶数对微质量检测压电悬臂梁灵敏度的影响。在长期研究OPCM压电传感材料的基础上,进一步提出纵向振动的OPCM材料制作悬臂梁,数值模拟结果表明OPCM比PZT悬臂梁具有更高的灵敏度。数值模拟结果为设计性能优良的悬臂梁提供理论依据。     

基于BST微悬臂梁横向挠曲电系数的测定

挠曲电材料具有高力电耦合系数、尺度效应及对环境温度无特定要求等特点,有望用于传感器、作动器及结构健康监测等领域。基于钛酸锶钡(BST)微悬臂梁结构,实验分析了横向挠曲电系数对驱动频率的依赖关系,并讨论了尺度效应。利用压电微驱动器的低频激振,获得了横向挠曲电系数。结果表明,作为传感器,挠曲电材料在传感方面呈现出明显的尺度效应,当梁的厚度减小到微纳米尺度时,其传感特性将优于压电材料。     

传动轴抗扭刚度的研究分析

本文根据电涡流比拟理论测试带键槽轴抗扭刚度和花键轴抗扭刚度的测试结果,分析比较了目前工程界沿用的几个 J_n 计算公式和实际应用精度,提出了它们抗扭刚度的经验公式,其精度在不超过实测值的5%范围内。     

天平的发展演变(续)

近代、现代短臂高精密天平19世纪,欧洲工业大规模地发展,对实验室工作的要求也随之增长。人们必须以尽可能高的准确度,迅速而又顺利地进行研究试验。1866年,著名的鲍尔·帮奇(PaulBunge)设计了自由摆动式短臂高精密天平(图17)大大加快了称量过程。其实和长臂天平相比,短臂天平还有其它优点:横梁强度大,不易变形,有利于保持天平灵敏度的恒定;横梁用料少、轻,不仅易于提高天平灵敏度,还可以增加天平的机械稳定性;天平体积小,易于在天平上安装附加装置,如阻尼装置、机械加码装置等。玛瑙刀子和刀承的使用,加速了天平精密化的进程,与之相关,短…     

各向异性板中激光激发Lamb波的数值模拟

基于谱有限元法和模态展开法,针对各向异性薄板,建立激光激发Lamb波的数值模型,得到各向异性薄板中Lamb波沿不同方向传播的色散曲线及Lamb波的传播特性。数值模拟结果表明,谱有限元法能快速有效地计算各向异性板中导波的相速度、群速度,结合模态展开法能够得到任何方向激光激发的Lamb波;Lamb波沿不同方向传播的速度及色散特性与材料的各向异性性质相关。数值模拟为更好地理解复杂介质中导波的传播、指导激励信号的选择及识别检测信号的模态提供了理论依据。     

基于HHT的预应力钢筋混凝土梁断裂AE信号分析

针对混凝土材料损伤所产生的声发射信号复杂的特点,提出了基于Hilbert—Huang变换的分析混凝土声发射信号的新方法。利用全波形声发射技术记录了预应力混凝土梁在三点弯曲荷载试验下整个破坏过程的声发射信号,研究了声发射累计能量随时间变化的关系曲线,分析了梁在不同破坏阶段产生的实测声发射信号,获得了信号的Hilbert谱。通过与小波分析结果进行比较,显示出该方法具有处理精度高、自适应性强的特点,能有效地提取声发射信号中损伤的主要特征,为声发射信号处理提出了一种新的途径。     

2-2型BST基复合薄膜的制备及其介电性能研究

以钛酸锶钡(BST)超薄片为基体材料,添加聚偏氟乙烯(PVDF)聚合物,制备出具有较高柔性的2-2型陶瓷基复合薄膜.结果表明不同PVDF/NMP比值的复合薄膜的介电常数在所测频率范围内(100 Hz ～ 10 MHz)均呈现出先下降,然后趋于平稳,最后再慢慢下降的趋势.不同PVDF/NMP比值薄膜的介质损耗在该频率段内均呈现出先下降后上升的趋势.当PVDF∶ NMP为1∶8时,复合薄膜的综合性能达到最佳,在100 Hz时,薄膜介电常数为60,介质损耗为0.14.