Magnetoelectric voltage coefficients of magnetoelectric composites

The magnetoelectric（ME） effect of the particulate magnetostrictive/piezoelectric composite was theoretically studied. The dependence of the ME voltage coefficients on the material properties of the magnetostrictive phase was discussed. The permittivity, permeability and the elastic modulus of the magnetostrictive phase generally have obvious influences on the ME voltage coefficients. The magnetostrictive phase with a large permittivity, large permeability or stiffer modulus will respectively contribute to the higher ME voltage coefficients. For a certain kind of piezoelectric matrix, the ME voltage coefficients can be improved to some extent by choosing those magnetostrictive materials with large permittivity, permeability or high elastic modulus.     

具有深度亚波长厚度的共面可调完美吸声板EI北大核心CSCD

针对具有深度亚波长厚度的声学超构吸声板,研究了其声学特性和物理吸声机制,以及进一步提高其低频声学特性的可能性。该吸声板单元通过将带有小孔的分隔板内置于以阿基米德螺旋形成的共面腔体中形成双层穿孔吸声体结构。研究表明,通过调整分隔板在腔体中的位置,可以在较宽的频带范围内改变吸声板的共振频率,而不改变其近似完美吸声的声学性能。对该吸声板建立了完整的用于描述其声学特性的理论模型,并通过数值模拟的方法揭示了其物理吸声机制。同时,研究并分析了吸声板结构参数对其声学特性的影响,为进一步改善其低频声学性能提供了基础。为了验证研究结论的有效性,采用3D打印技术对所设计的样品进行打印,测量结果与理论计算和数值模拟得到的结果具有很好的一致性。与未加入分隔板的吸声结构相比,该吸声板可以在更低的频率下获得近全吸声的效果。     

烧结温度对0.55Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.45Pb(Zr_(0.3)Ti_(0.7))O_3压电陶瓷性能的影响

0.55Pb(Ni1/3Nb2/3)3-0.45Pb(Zr0.3Ti0.7)O3(0.55PNN-0.45PZT)组分的弛豫型压电陶瓷因具有较高的压电性能,已被作为制备含金属芯压电陶瓷纤维的材料等使用。为了进一步提高压电陶瓷纤维的电学性能,采用传统固相烧结法制备了0.55PNN-0.45PZT压电陶瓷,研究了烧结温度对材料结构、表面形貌和电学性能的影响。结果表明,在烧结温度为1200℃时,材料的各方面性能较佳:密度为8.12g/cm3,d33=850pC/N,kp=0.62,εr=7317,tanδ=0.033,Qm=41.66。     

高频电磁涡流检测系统及实验研究

针对碳纤维复合材料电磁涡流检测的特点,自主设计研制了一套高频电磁涡流检测系统,其最高检测频率可以达到10 MHz以上。该系统下位机以高速ARM微控制器STM32F407VGT6芯片为控制核心,上位机以虚拟仪器软件LabVIEW设计用户界面。系统集成了信号发生模块、功率放大模块、可调增益放大模块、锁相放大模块、USB模块以及数据采集模块,集成度高、体积小、使用简单方便。利用制作的高频电磁涡流检测系统对碳纤维复合材料的常见损伤形式进行了检测,包括冲击以及分层等,证明了系统的可行性以及实用性。     

用于输电线接头缺陷检测的磁通法仿真分析

根据高压输电线的接头中两段对接钢芯拉开的缺陷情况,提出了两种不同励磁装置形式的磁通检测方法。运用有限元分析法,以LGJ-400/35型钢芯铝绞线为仿真对象,进行了有限元的建模分析和计算,分析钢芯完整和拉开两种情况下磁路空隙中磁感应强度差值的大小。最终得出使磁力线平行于输电线轴向的漏磁检测方案对于输电线钢芯拉开缺陷具有最好的检测能力,钢芯拉开引起磁路中磁感应强度的变化更大,这为今后的实验和现场应用提供了依据。     

RAINBOW压电陶瓷与形状记忆合金的集成

采用物理气相沉积法在RAINBOW压电陶瓷上沉积了形状记忆合金膜,分析了不同制备工艺对膜层的影响,优化了工艺参数.划痕试验结果、XRD图谱以及电镜照片表明,膜层质量较好,而且与RAINBOW压电陶瓷还原层能形成良好的结合界面,为今后形状记忆合金（SMA）与RAINBOW压电陶瓷的进一步集成设计提供了可靠的依据.     

声学黑洞原理的双层加筋板⁃腔系统降噪研究EI北大核心CSCD

双层加筋板在现代交通运输工具中被广泛应用,这类结构的声振抑制问题一直是难点。声学黑洞(ABH:Acoustic BlackHole)作为一种新型的波操纵技术,为结构振动噪声控制提供了新思路。提出将ABH应用于双层加筋板中,开发有良好机械特性,特别是能实现减振降噪的结构。设计含有ABH的双层加筋板⁃腔系统,搭建实验平台并在点载荷激励下进行效果测试。结果表明截止频率以上腔体的宽频噪声可降低1.5~8 dB。基于有限元方法建立耦合数值模型,多角度量化了系统的动力学特性,分析揭示了ABH在腔室降噪中具有增加系统阻尼和降低内壁板和声腔的耦合强度的双重物理机制。针对降噪效果欠佳的低频段,提供优化设计方案,拓宽有效频率,实现了全频带的控制。进一步验证了复杂载荷作用下ABH双层加筋板⁃腔声振系统的减噪普适性。     

基于同位加速度负反馈的振动主动控制研究

基于同位加速度传感/压电驱动的反馈方法,对用扬声器进行声激励的四面固支铝板开展多模态振动主动控制研究。根据实验模态分析的结果,确定了传感和驱动的位置。经过压电片传感/压电片驱动和加速度传感/压电片驱动两种方案的对比,选择了能观性和能控性较好的加速度传感方式。在正位置反馈控制律（positive position feedback,简称PPF）的基础上,以加速度信号进行反馈控制律的设计,提出基于加速度负反馈控制方案 (negative acceleration feedback,简称NAF),并对其进行稳定性和控制机理分析。控制时以加速度信号作为评价指标,对64和158 Hz两个模态分别进行单模态和多模态控制。结果表明,基于加速度的反馈控制可以大幅度降低铝板的振动,最大控制效果可达11 dB,远大于PPF的控制效果,对单模态和多模态均能实现有效的振动控制。     

IPMC的力输出特性

IPMC(ion-exchange polymer metal composite)离子交换聚合物-金属复合材料)是一种人工肌肉材料,其较低的驱动电压能产生较大的位移变形,研究了IPMC这种智能材料的输出力特性.实验选取了不同电压幅值,不同频率的方波、三角波、正弦波3种波形作为电激励信号,通过力传感器实测了IPMC试样末端的输出力.结果表明,随着电压幅值的增大,其输出力也增大;随着电刺激信号频率的降低,其输出力也增大;而波形对其输出力影响不显著.     

PNN-PZT陶瓷流延浆料流变性能研究

以体积比为7:3的丁酮和无水乙醇为混合溶剂,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为粘结剂,邻苯二甲酸二丁酯为增塑剂,玉米油为分散剂配制了PNN-PZT陶瓷流延浆料。研究了浆料球磨时间、固相体积分数以及各有机添加剂用量对其流变性能的影响。结果表明:当w(分散剂)为0.75%,w(粘结剂)为4.17%,球磨时间为8h,固相体积分数为75%,ζ(增塑剂:粘结剂)为0.6时,浆料流变性能良好,浆料黏度在2500mPa·s左右。