摘要：为解决传统物探方法在城市盾构隧道工程中难以对地层扰动达到较好探测和监测目的,提出了主动源瑞利面波椭圆极化方法.采用二维有限元数值模拟对实际盾构隧道施工背景下的地层情况进行全波场正演模拟,并对其波场传播、速度频散和椭圆极化频散等特征进行分析;结合工程实例,进一步将椭圆极化方法和传统速度频散方法进行对比研究.研究结果表明:主动源瑞利面波椭圆极化方法在探测地下介质结构分布及监测地下空洞等异常结构的变化方面具有和传统速度频散方法同样的探测效果,但由于其不需要长大检波器排列,对周围环境震动等噪声抗干扰能力相对较强,因此更适合城市等场地受限和具有一定震动和噪声干扰的环境,从而具有更广阔的应用前景.

摘要：在压电网络复合板机电耦合波动方程基础上,首先对在其中传播的弯曲波的波动特性进行了分析,发现压电网络复合板中同时存在两种不同频散特性的弯曲波,电感电阻并联型压电网络复合板中存在的两种弯曲波的频散曲线具有频率转向现象;在频率转向区,弯曲波的衰减常数或达到最大或迅速增大这一结论为压电网络复合板的减振降噪设计提供了参考。对压电网络复合板中的能量分析给出了这一结论的机理:即在频率转向区板中的机械能与电能能够进行最大的能量交换;在波动分析的基础上对压电网络复合板的隔声特性进行了分析,发现压电网络复合板隔声曲线上的低谷随外界电感值的变化能够发生移动或者消失,最后结合压电网络复合板的波动频散特性对复合板的隔声机理进行了分析,为设计压电网络复合板的隔声性能提供了理论参考。

摘要：针对传统逆除霜技术能耗高、热舒适度差的问题,研究应用于翅片管式蒸发器的超声波除霜新技术。结合MATLAB数值求解方法与有限元压电结构耦合仿真方法,分析蒸发器结构中的频散曲线,确定蒸发器结构中的超声导波类型、模态及导波传播特性,并将超声频散曲线分析结果与有限元仿真结果进行对比。研究结果表明,在激励频率小于250kHz时,蒸发器翅片上存在Lamb波的A0和S0模态以及SH波的SH0模态,Lamb波在翅片与霜层界面处激发破碎应力,SH波激发剪切应力;翅片上振动以Lamb波的S0模态为主,铜管上可以清楚看到对称的纵向模态,有限元仿真结果与频散曲线分析结果完全吻合;超声除霜试验与能耗分析结果表明,超声除霜能耗不到传统逆除霜能耗的1/22,除霜效率至少提高了7倍,是一种高效、低能耗的翅管式换热器除霜新技术。

摘要：为实现在钢轨中激励特定模态的导波,采用半解析有限元(Semi-Analysis Finite Element,SAFE)方法建立钢轨的SAFE模型,推导沿钢轨传播导波的控制方程,计算导波在钢轨中传播的相速度和群速度;根据导波在钢轨中传播的相速度频散曲线确定梳状传感器的工作点,设计能够在钢轨中激励特定模态导波的梳状传感器。将设计的梳状传感器布置在5.5m长的60kg·m-1钢轨上,根据实测钢轨的回波信号端面波包计算的32和64kHz导波群速度分别为2 583和2 750m·s-1,与利用钢轨SAFE模型计算所得的理论群速度2 626和2 734m·s-1相比,分别只相差1.64%和0.59%,说明建立的钢轨SAFE模型计算精度高,设计的梳状传感器能够实现特定模态导波的激励。

摘要：利用双重Fourier变换以及围道积分方法得到了移动简谐荷载作用下Kerr地基梁的稳态响应解答。梁为Euler-Bernoulli梁,利用频散曲线分析了地基梁的共振频率和临界速度。分析了列车运行速度、荷载频率、地基压缩系数和剪切刚度对梁挠度响应的影响,分析地基阻尼对地基梁临界速度和共振频率的影响。最后,建立地基-梁有限元模型,计算了静载和简谐荷载作用下梁挠度响应,与Kerr地基梁、Pasternak地基梁和Winkler地基梁的解析计算结果进行对比,发现静载作用下Kerr地基梁计算结果最为接近,Pasternak地基模型次之,Winkler地基梁误差最大,动载作用下地基梁模型仅在近处与有限元挠度时程响应结果较为接近。

摘要：采用半解析有限元法计算圆环周向导波频散特性,群速度的计算可以不依赖于相速度。以外径202 mm,内径200 mm的铝环为例,计算了其在2.5 MHz频率时最低阶模态的相速度、群速度和振型。进一步设计了实验方案,对选定模态导波分别经过无裂纹和径向深0.5 mm的内壁裂纹的铝环的回波波形进行了分析,通过回波的时间与声程计算群速度进而确定模态。结果表明,裂纹缺陷处会发生模式转换,通过反射回波可以较精确的定位铝环内壁的单一缺陷。

摘要：基于压电传感器设计与优化的目的,本文通过将双正交多项式方法引入到柱坐标系中,研究了压电扇形截面柱体结构中导波的波动特性.使用Heaviside函数将边界条件带入到本构方程,从而把波动方程转化为特征值问题.与已有文献结果进行对比,验证了该方法的正确性.讨论了结构参数对收敛性的影响.计算了频散曲线、位移分布和电势分布,分析了径厚比和中心角对波动特性的影响.结果表明:扇形截面柱体的结构参数对该方法的收敛性和导波的波动特性都有显著影响.改变结构参数,可以得到理想的波动特性,进而提高传感器的工作性能.

摘要：利用瑞雷波频散曲线反演地下介质的横波速度是一种有效可靠的地球物理方法,且已被广泛应用于近地表地质调查和勘测。传统线性反演方法已不能满足日益复杂的目标或任务的需求,而非线性反演方法因其反演速度快、原理直观易懂而倍受关注。非线性反演方法中的人工神经网络具有自组织、自学习能力、联想记忆能力、高度容错性和抗干扰性,对不同反演问题能(通过相应网络训练后)反演出相应的目标参数。鉴于此,引入BP人工神经网络对地震面波进行反演,通过网络设计、训练和学习,求得最优解而不是精确解,以此避免了其他非线性反演方法易陷入局部极小值的问题。通过选取BP神经网络对多种典型地质模型在无噪和含噪情形下得到的频散曲线分别进行反演,并对比反演结果与真实数据,验证了此方法反演频散曲线的有效性和稳定性。最后,对实际数据进行反演,并与其他方法反演结果进行对比、分析,检验了该反演方法的实用性。

摘要：基于薄壳和层合板理论推导了正交各向异性层合板壳平衡微分方程,应用波动刚度矩阵方法求解正交各向异性层合板壳耦合子系统间的能量传递系数,结合模态密度给出耦合处的耦合损耗因子(coupling loss factor, CLF)。通过与已有研究对比环向开敞层合柱壳的频散曲线,验证理论推导的正确性;对层合板和柱壳的模态密度进行对比分析,在环频率以后,随着频率的增大两者趋于一致;分别入射弯曲波、剪切波和纵波,计算表明耦合结构的能量传递系数满足保守耦合系统的能量守恒,满足互易性,且能量总透射系数对铺设方式的敏感度较低;讨论了耦合角度和激励频率对CLF的影响,发现CLF的总和不受耦合角度影响,且随频率增大而逐渐衰减。

摘要：结合超胞法,利用有限元软件COMSOL计算了兰姆波在一维准周期声子晶体板中的频带结构,研究了其禁带特性和波动局部化现象。讨论了超胞的选取,通过模态图和位移矢量图进行了兰姆波的模态分析;讨论了结构参数和材料参数对兰姆波禁带的影响,其中结构参数包括板厚与晶格常数之比L/D和填充率,材料参数包括组元材料的密度和弹性模量。本文研究结果为实现对兰姆波传播的控制和调节提供新的思路,为准周期声子晶体板用于声学功能器件的设计制作提供一定的理论基础。