碎片云撞击声发射信号能量特征小波包分析

利用小波包分析技术对碎片云撞击载荷作用下铝合金板声发射信号的能量分布特征进行了研究。首先,介绍了碎片云撞击信号的获取方案及撞击引起的损伤情况;其次,对获取的声发射信号进行小波包分析,得到了信号在频率带上能量分布特征图。最后,讨论了碎片云撞击损伤特征与声发射信号能量分布的关系。分析结果发现,对于相同质量的弹丸,随着其破碎程度的提高,形成的碎片云对后板的损伤程度减少;弹丸具有的初始速度越大,弹丸破碎越完全,碎片云撞击声发射信号中的能量越小;当弹丸破碎程度低时,碎片云撞击引起的声发射信号能量集中在约488kHz以下;弹丸破碎程度越高,信号中488kHz以上的能量所占总能量的比例越大。     

基于小波分析技术的高速撞击声发射源定位

针对在轨航天器遭受空间碎片撞击损伤的定位问题,利用二级轻气炮发射铝弹丸撞击铝板来模拟空间碎片对航天器结构的损伤;通过声发射传感器实时记录结构中的时域波形信号,结合板波的频散特性,分析了高速撞击穿孔损伤时波动在铝板中的传播模式.基于小波时频分析技术研究了高速撞击损伤的定位问题,分析了波速对定位精度的影响.结果表明,基于小波分析技术的高速撞击声发射源定位能够满足撞击损伤的定位要求,为解决航天器在轨遭受空间碎片撞击的损伤定位提供了一种新的方法.     

超高速撞击声发射信号在加筋壁板中传播的模态转换现象研究

为应对空间碎片对载人密封舱的撞击威胁,一种基于声发射的在轨感知系统被应用于载人密封舱,通过采集撞击产生的声发射信号,感知撞击事件并定位由此产生的气体泄漏源或潜在泄漏源。载人密封舱舱壁通常由周期性加筋板焊接而成,声发射信号在筋体处会发生复杂的散射现象。针对散射现象中的模态转换现象,采用数值仿真手段,研究了超高速撞击声发射信号所含各模态板波在筋体处的模态转换特性,结果表明:S0、A0、S2阶板波经过筋体后会分别部分转换为A0、S0、A1阶板波;A1阶板波经过筋体后会部分转换为S0阶板波。     

分析金属装甲弹道极限的两阶段模型

基于大量弹道试验分析,考虑靶板背面自由边界的影响,提出一个分析刚性尖头弹垂直撞击中等厚度理想弹塑性材料靶板弹道极限的两阶段工程模型。由圆柱形空腔膨胀理论和功能原理导出第一阶段延性扩孔耗能表达式,按薄靶板最小穿透能量的简化分析模型计算第二阶段耗能,由两阶段总的耗能最小确定第一阶段的侵彻深度,从而得到最小穿透能量的解析解。经与金属装甲弹道试验比较,表明两阶段工程模型计算结果与试验吻合较好,比现有单一延性扩孔模型精度高。     

迷宫式阻尼环装置对车轮的减振降噪效果

根据室内声学测试标准,试验和分析了迷宫式阻尼环装置对铁路车轮的减振降噪特性。阻尼车轮有两种,分别为单环和双环阻尼车轮。采用力锤敲击和落球撞击作为激励输入,在半消声室内进行振动声辐射特性试验。以模态阻尼比、加速度级和声能量级为评价指标,对迷宫式环形阻尼车轮的减振降噪效果进行评价。据此表明了与标准车轮相比(W-0),单环阻尼车轮(W-A)和双环阻尼车轮(W-AB)的模态阻尼比提升显著,减振降噪效果明显,双环阻尼车轮更佳。在径向激励下,W-A阻尼车轮声能量级降低7.2 d B,W-AB阻尼车轮声能量级降低9.5 d B。在轴向激励下,W-A阻尼车轮声能量级降低7.9 d B,W-AB阻尼车轮声能量级降低9.2 d B。显示了各种阻尼环车轮对铁路机车的降噪是有效的。     

静立人群与板联合系统动力学特性研究

采用能量法研究静立人群与板联合系统的动力学特性。使用具有分布质量、阻尼和刚度的非均质弹性直杆模拟静立人体,利用第一类切比雪夫多项式构造板的试函数,结合拉格朗日方程建立人-板联合系统振动微分方程,分析了人-板系统的动力学特征,详细研究了人的位置以及人板质量比对人-板系统动力特性的影响。分析表明:弹性人体模型比附加质量模型更科学合理,人群位于板动力变形较大处时对系统动力特性的影响尤为显著。     

Fe-Cr、Fe-Cr-Al铁磁性合金的阻尼特性研究

本文研究了热处理工艺、合金成份、磁场、温度及不同应力振幅等对Fe-Cr、Fe-Cr-Al铁磁性合金阻尼(内耗)特性的影响。内耗和阻尼特性是用弯曲共振法(共振频率1500～1700Hz)和大应力扭摆仪(倒摆,振动频率20Hz左右)测得的。研究结果表明: 1. Fe-Cr、Fe-Cr-Al合金在磁场40～50Oe区间出现内耗峰。内耗峰的位置及峰值同合金成分及退火温度有关。磁场超过40～50Oe,合金的内耗明显下降,直至最低值,此时合金已磁化饱和,即其磁机械滞后效应完全消失。 2. 温升从20～350℃时,合金由于磁机械滞后效应引起的内耗略有下降趋势,高于350℃时,合金的内耗开始明显下降,并急剧降到最低值。 3. 阻尼比(内耗)随应力振幅(τ_(max))增加而明显增高,并达到最大值;应力振幅继续增加,合金阻尼比开始下降或在一定应力范围内维持不变,随后又缓慢降低。合金的成份和热处理工艺对内耗-应力(Q~(-1)～τ_(max))曲线特性影响尤为明显。 4. Fe-Cr-Al合金内耗-应力曲线出现的峰值随外磁场增加而下降,当合金磁化饱和时,内耗-应力曲线的内耗峰完全消失,即合金由于磁机械滞后效应所引起内耗已不存在,此时合金的阻尼性能最低。     

一种平抛运动瞬时速度方向确定装置

本实用新型涉及一种平抛运动瞬时速度方向确定装置,在轨道最末端右侧的基板上水平安装一标尺,该标尺上方的基板上水平安装一滑动杆,该滑动杆上套装两个滑块,所述竖直激光点光源用于移动到接球板阻挡金属球时在白纸上形成的撞击点正上方后向撞击点投射竖直方向的激光,所述万向激光点光源用于移动到竖直激光点光源与轨道最末端之间水平距离的中点时向所述撞击点投射倾斜方向的激光,该倾斜方向的激光即为所述撞击点瞬时速度的方向。本实用新型中,学生可以得到抛物线上不同的撞击点,从而通过倾斜的激光观察到每个撞击点的瞬时速度方向,非常的直观和方便,即增加了学生的动手能力,还加深了对于平抛运动公式的理解。     

穿孔式双浮体装置水动力及波能转换特性研究

为进一步解决波能转换装置向深水环境推进过程中存在能量转换效率问题,在现有双浮体点吸式波能装置基础上考虑穿孔阻尼板,提出新的穿孔双浮体带支撑立柱的结构形式。基于线性微幅波假设,通过特征函数展开和边界匹配的势流半解析方法,并结合多自由度振动理论,探索穿孔阻尼板对获能系统水动力、运动响应及俘获宽度比的影响。计算结果表明,阻尼板开孔会降低浮子及阻尼板自身受到的波浪激励力,浮子、阻尼板以及它们之间的耦合辐射作用力会随着阻尼板开孔半径增大而减小;阻尼板的开孔半径增大能有助于浮子与阻尼板的相对响应振幅;阻尼板会使系统出现两个耦合共振频率,在较小共振频率处的最优俘获宽度比均随着阻尼板开孔半径的增加先增大后减小。研究结果可为深水波浪能利用的工程应用提供理论基础,为后续振荡浮子波浪能发电装置优化提供依据。     

流体载荷对水下自由阻尼板阻尼损耗因子的影响

结构的阻尼损耗因子是潜艇降低水下辐射噪声的重要参数。为此,采用谱有限元法以计算流体载荷作用下的自由阻尼板的结构损耗因子,探讨辐射损耗因子同功率转换系数间的关系;然后使用谱有限元法比较了含流体和不含流体的自由阻尼板的结构损耗因子的差异,使用能量法对相关计算结果进行验证;最后使用三维模型对流体载荷作用下的自由阻尼板的功率转换系数进行了计算,进而分析功率转换系数同阻尼层杨氏模量、阻尼层厚度、阻尼层材料损耗因子等参数的关系。研究发现：在低于第二阶弯曲波产生频率的频段范围内,无流体时的损耗因子小于有流体的自由阻尼板;从频段平均的角度来看,功率转换系数在低频存在较大峰值,在高频变化较为平缓且数值较小;实际潜艇在流体载荷下主要通过改变结构的阻尼来改变其辐射的阻尼损耗因子。分析结果对于潜艇结构阻尼的优化设计有参考价值。     

车室低频噪声次级传递路径分析及降噪控制

通过车室低频噪声次级传递路径板件贡献量的分析,提出板件综合贡献量系数来分析与控制车室噪声。阐述传递路径分析理论及车室噪声产生的机理,通过网格映射法建立车室声固耦合模型,预测分析车室低频噪声的特性。在Virtual. Lab中计算得到车身板件贡献量与目标点的声学幅值及相位,结合目标点位置权重和相对噪声水平系数,计算车室噪声的板件综合贡献量系数,得到贡献量较大的板件为车室左下挡板、车室右上壁板、车室左上壁板。通过模态应变能法分析粘弹性阻尼材料特性,基于板件敷设阻尼材料,仿真得到车室低频噪声取得良好的降噪效果。     

泡沫铝填充薄壁铝合金多胞板与单胞板吸能性能研究

为研究泡沫铝填充薄壁铝合金多胞板(MCP)与单胞板(SCP)的吸能能力,该文设计了6种不同截面的泡沫铝填充薄壁铝合金多胞板与1种单胞板,并基于非线性有限元软件LS-DYNA建立了相应的数值模型。对经典铝合金板耐撞击试验及泡沫铝夹芯板耐撞击试验进行了数值模拟,分析表明该数值模型能较好的模拟泡沫铝夹芯板在冲击过程中的撞击力、挠度和变形形态。基于此模型对比研究了不同因素下多胞板与单胞板的吸能特性,分析了其破坏模式和吸能机理,最后通过正交试验的方法分析了不同因素下的吸能效率以及多胞板最优截面类型的选取。结果表明：在面外冲击作用下,泡沫铝填充薄壁铝合金板的破坏模式为对称圆锥式破坏,冲击力-位移曲线和变形图显示其变形过程分为两个阶段：弹塑性变形阶段和回弹阶段;在发生相同位移时,18种不同参数的多胞板,其吸收的总能量(E)和比吸能(SEA)相对于单胞板都提高了400%以上,是一种更具吸能特性的板,可广泛应用于防护工程。     

多孔火山岩超高速撞击蜂窝夹层板试验研究

为研究航天器蜂窝夹层结构的超高速撞击防护性能,采用轻质多孔火山岩弹丸模拟微流星体,进行超高速撞击试验,研究蜂窝夹层板的损伤特性。结果表明:采用硅橡胶垫片,结合弹托使用,可实现轻质、脆性火山岩弹丸的超高速完整发射;在火山岩弹丸超高速撞击条件下,蜂窝夹层板主要发生正面蒙皮穿孔、蜂窝芯层坍塌、背面蒙皮花瓣开裂、脱胶等损伤模式;正面蒙皮穿孔直径随弹丸直径的增大而增大;蜂窝芯层坍塌面积和背面蒙皮损伤面积不仅与冲击能量、弹丸直径相关,还与冲击位置相关。     

枝晶偏析对MnCu合金阻尼性能的影响

通过砂型铸造法控制Mn Cu合金的凝固过程,获得具有显著成分偏析的枝晶组织,能够进一步促进时效过程中调幅分解的发生,是提高其阻尼性能的又一有效途径。采用JN-1倒扭摆、OLYMPUS显微镜、SEM、DMA、XRD等手段,系统研究了枝晶偏析对M2052合金阻尼性能的影响。结果表明,铸造M2052合金在铸态下,已含有少量孪晶马氏体,具有一定的阻尼性能;且经过435℃×4 h时效处理后,该合金的阻尼性能明显提高(δ=0.26),甚至超过锻造M2052合金(δ=0.20)。这主要是由于铸造成分偏析的富Mn区可促进纳米级高富Mn区的形成,明显提高Ms点(85℃),使冷却过程中生成更多数量的孪晶马氏体,从而获得优异的阻尼性能。     

新型Acrylic/TiNi复合材料阻尼与力学性能研究EI北大核心

兼具优良吸能特性和高阻尼性能的金属基复合材料有着广泛的应用需求。采用“均混-压制-脱溶-烧结”的四阶段粉末冶金技术制备三维通孔的TiNi多孔材料,并以TiNi多孔材料为基体,基于真空负压渗流技术制备新型Acrylic/TiNi复合材料。内耗测试表明:新型复合材料阻尼能力远高于相应的多孔材料,尤其在室温附近。分析表明,复合材料阻尼能力的提高除与Acrylic的本征高阻尼有关,还与复合材料的多孔TiNi基体和Acrylic之间新增的大量界面阻尼有关。准静态压缩力学性能测试表明:Acrylic/TiNi复合材料可实现和TiNi多孔合金相近的能量吸收效率,这源于复合材料更长且更光滑的压缩平台区。此外,增强相Acrylic的充分渗入,极大提高复合材料的能量吸收能力和屈服强度。压缩形变机制分析表明,复合材料吸能特性的综合提高与压缩过程中TiNi多孔基体和Acrylic填充物之间相互补偿和耦合有关。     

层间过渡约束阻尼结构动力响应的分布参数传递函数解

针对传统约束阻尼结构振动能耗散有限问题,引入“层间过渡层”设计的概念,提出一种层间过渡约束阻尼结构,采用分布参数传递函数法对该结构进行了动力响应分析。经推导,得到了阻尼结构的各阶损耗因子和频率的解析解,并进行了有限元仿真验证,二者计算结果吻合良好。以悬臂阻尼板为例,探讨了过渡层参数行为对其频响特性的影响,结果表明,在结构振动时,过渡层可将变形传递给阻尼层,起到放大阻尼层的剪切变形作用,从而耗散更多的振动能量;同时还讨论了过渡层的厚度、剪切模量、密度与泊松比对结构固有频率和损耗因子的影响,为进一步优化工作打下了良好基础。     

基于解析法的加筋板封闭梯形声腔的响应分析

基于模态叠加法和声振耦合理论建立了加筋板结构与梯形声场间的耦合模型;研究了点力到筋的距离、筋的刚度、质量和根数的变化对耦合系统响应的影响。结果表明：由于加筋导致的板振动能量和梯形声腔声势能的衰减程度与点力到筋间的距离密切相关,当点力直接作用在筋上或者点力到筋的距离小于板的四分之一弯曲波长时,振动能量和声势能在较宽的频段都出现衰减现象,反之则不会出现衰减现象。梯形声腔声势能和固支板振动能量的衰减级随着筋弯曲刚度的增加而变大,而筋的质量对能量衰减的影响与分析的频段范围有关。筋的根数增加并不会使得声振耦合系统中声势能和板振动能量的衰减级一直呈现增大现象。     

汽车缓冲吸能式保险杠碰撞能量衰变特性研究

针对汽车缓冲吸能式保险杠在瞬间将汽车撞击产生的动能转化成多向撞击状态,实现多点同步或异步衰减吸收的目的。基于Hypermesh软件建立汽车缓冲吸能式保险杠正面碰撞有限元模型,采用ANSYS/Ls-Dyna求解器对汽车正面撞击速度分别为10 km/h、20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h时保险杠的最大应力及缓冲吸能装置的吸能特性进行数值仿真,得到不同撞击速度下的碰撞能量衰变特性曲线,仿真结果表明：碰撞时吸能盒的凹槽处和横梁所受的应力最大,横梁所受的应力有向中心集中分布的规律,当其应力集中到某一程度时,横梁开始从中心处发生折弯;随着撞击动能的增加,吸能比呈先增大后减小的趋势;碰撞过程中,碰撞能量近似线性衰减,随着撞击速度的增加,碰撞能量衰减曲线的斜率急剧增大。     

含稀土元素合金的磁特性研究

结构为CaZn_5型的钐钴合金具有高的磁特性。在文献中用接近化学计量成分的合金SmCo_5(33.8％Sm)得到如下的性能:(BH)_(max)=18.5×10~6高·奥、Br=8700高斯、B_H_C=8400奥斯特、I_H_C=15800奥斯特。文献建立了Sm-Co合金系的状态图。根据这个相图,化合物SmCo_5在高温时具有一个从66.2到70％Co的可溶区。钐在化合物SmCo_5中的溶解度不大。这些作者在文献中报道,增加钴含量(同该元素在     

高熵修饰的纳米晶合金Fe–ZrNbMoTa的成形与高温稳定性研究

目的 获得高热稳定性的铁基高熵纳米合金并研究其热稳定性机理。方法 通过高能球磨方法制备了Fe–ZrxNbxMoxTax(x=0.1、0.2、0.5、1,原子数分数)单相纳米合金粉末,在不同的退火处理温度下对退火前后的组织演变与元素偏析行为进行表征。结果 获得了尺寸为15 nm的极细FeZr0.2Nb0.2Mo0.2Ta0.2晶粒,在900 ℃下退火1 h后,平均晶粒尺寸增长到73 nm,有第二相Fe2Ta析出。而纳米晶Fe–Zr1.0Nb1.0Mo1.0Ta1.0合金在同样条件下退火后尺寸为55 nm,同时观察到Fe2Ta和FeZr2析出。结论 高熵元素的加入使该类合金具有较好的热稳定性,而新强化相的析出进一步抑制了高温下的晶粒生长,即Fe–ZrNbMoTa合金在高温下的稳定性主要是受多组分偏析引起晶界处能量降低的热力学机制和与溶质拖拽、钉扎相关的动力学机制共同影响。