摘要：目的将固体物理学中周期结构理论拓展应用到土木工程中,计算框剪结构的频散动力特性,进一步研究框剪结构的滤波减振特性.方法首先应用COMSOL M ULTIPHYSICS建立了框剪结构标准层楼结构模型并施加周期性边界条件,求解计算框剪结构频散关系;其次参数分析讨论了框剪结构典型参数对第一衰减域的影响;最后应用ANSYS对框剪结构模型进行模态分析、频率响应分析和时程分析,验证其滤波特性.结果框剪结构频散曲线具有带特性.当外部激励处于滤波衰减域范围内时,振动随着传播不断衰减,结构响应较小;相反当外部激励处于滤波衰减域范围之外时,振动随着传播没有衰减,结构响应较大.结论应用周期结构理论,可有效分析框剪结构的滤波减振特性,利用该特性有望在设计阶段对框剪结构进行优化布置,从而减小框剪结构内部设施在外部激励下的动力响应.

摘要：基于经典的Flugge弹性薄壳理论和Helmholz波动方程,研究了充液圆柱壳的频散特性以及相速度和群速度特性,利用数值方法求得了特征方程的实数、虚数和复数根,并分别揭示了它们的物理含义,分析了内流场对于壳体动态特性的影响,给出了壳体中功率流和流体载荷的变化情况,从能量角度研究了充液圆柱壳的动态特性。研究表明,传播波的数量随激励频率的增加而增加,这些传播波的起始频率都是某一支近场波的截止频率。对于某一个固定的频率,存在有限数量的传播波和无限多的近场波。当n=0时,传播波是由弯曲波和纵向拉伸波构成的,并且Kelvin-Kirchhoff剪力的功率和弯矩的功率是相等的。

摘要：涂敷防腐层是确保油气管道完整性非常重要的手段,但因环境或外力等因素使防腐层产生剥离、孔洞等缺陷。本文针对埋地管道外涂防腐层轴向剥离、孔洞缺陷,利用粘弹性动力学理论建立能量平衡单元体F的双层结构波动模型,对单元体F的频散特性、能量密度和导波衰减进行理论分析和数值计算,并设计SH-EMAT换能器进行了防腐层剥离缺陷实验研究。研究表明:防腐层剥离程度可引起单元体F中各模态频散特性变化,防腐层剥离厚度越大,SH导波模态对应相速度、群速度越大,且差异显著。在一定频率范围内,其相速度与防腐层剥离缺陷尺寸成正比。导波能量衰减依赖于能量密度因子QE且独立于导波模态,能量密度趋向于防腐层等效粘弹性介质的剪切速度倒数;单元体F中能量密度因子QE的特征参数可为管道防腐层剥离、孔洞缺陷内检测的量化研究提供理论依据。

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：基于一种全频散波方程研究了对于谐波和波包的反问题。首先根据Mindlin理论建立了描述无耗散微结构线性固体中波传播模型一一种全频散波方程,并讨论了其频散特性。然后基于该全频散波方程,提出了利用四种不同谐波的频率和相应波数确定波方程四个未知系数的反问题,并用严格的数学理论论证了此反问题。研究证明,通过测量同一种无耗散微结构线性固体中传播的四种不同谐波的频率和相应波数,在正常频散和反常频散情况下可唯一地确定波方程的未知系数,即材料的未知参数。

摘要：基于Flugge理论,建立薄壁均质常曲率曲梁面内运动6阶微分控制方程,得到曲梁频散特性曲线与6种波轴向位移和径向位移的比值,推导位移内力响应表达式及物理域和波数域的变换矩阵。利用波的传递和反射矩阵对曲梁及半无限长直梁耦合时的能量传递系数与反射系数进行求解分析。对半无限长直梁中给定的拉伸波或弯曲波入射,得到与频率、曲率半径及伸展角度相关的各种波传递和反射的能量系数表达式。数值结果表明,纵波与弯曲波在经过曲梁结构之后发生波形转换,研究能量传递与反射系数随频率、伸展角度,曲梁曲率半径和截面尺寸比的变化。结果表明,无限长直梁和曲梁耦合系统中,低频时,经过曲梁反射及传递后的弯曲波与纵波会相互转化;高频时弯曲波与纵波内能无散射地通过曲梁进行传播。为改善高频时曲梁中能量衰减效果,在曲梁结构中插入单个、多个中间支撑或阻振质量块时的能量传递和反射系数。结果表明,阻振质量块能很好地阻止高频时曲梁中能量的传递,对周期分布的多个阻振质量块,能量传递系数随频率的变化存在周期结构的阻带特征。这些研究结果可为曲梁结构的设计提供定性的理论基础。

摘要：电学特性实验是探索天然气水合物(以下简称水合物)生成分解过程及其动力学特征的有效技术手段。较之于过去单一的仅对电阻率参数进行测试的实验方法,交流阻抗谱测试方法可以获得一定频率范围内被测体系的阻抗(包括电阻、电抗)特性变化规律,从而有助于更全面深入地认识水合物的电学性质特征。为此,设计了甲烷水合物交流阻抗谱测试系统,以甲烷水合物一多孔介质一浓度为3.5%的盐水为研究体系,测试了水合物在多孔介质内合成与分解过程中研究体系的阻抗谱,并分析了阻抗谱特征参数随水合物饱和度变化的规律。结果表明:①采用激发源的不同频率测试的结果差异明显,在低测试频率(0.1~10.6 Hz)下,测试体系的水合物饱和度与阻抗谱参数之间未表现出明显的规律性关系,而在中高测试频率(101.8 Hz^1 MHz)下,阻抗谱参数随着测试体系水合物饱和度的增加而增加;②当测试频率为101.8Hz、1 114Hz和10 746 Hz时,在一定的误差允许范围内,测试体系的阻抗谱参数与水合物饱和度之间符合单调递增的线性关系;③阻抗幅值的频散特性与水合物饱和度之间存在着明显的对应关系。

摘要：一些煤矿煤层开采历史悠久,留下了较多老窑及采空区,因基础资料匮乏,为后期建设埋下了安全隐患,因此对煤矿采空区的探测显得尤为迫切和重要。航空瞬变电磁法和地微动法都是地球物理勘探方法,其中航空瞬变电磁法是通过二次感应电磁场对地下低阻体进行探测,而地微动法则是利用面波的频散特性获取地下低速异常体,两种方法都是采空区探测的主要方法。本文将结合工程实例,介绍航空瞬变电磁法和地微动法在新疆某煤矿采空区探测中应用情况。

摘要：研究目的:为选择出适用于钢轨导波无损检测的优势模态,采用半解析有限元法并基于哈密顿原理建立钢轨导波传播的控制方程,求解0~100 k Hz频率范围内的钢轨导波频散特性曲线。通过建立有限元模型对钢轨低频范围内的振动模态进行分析,验证半解析有限元法的准确性。在此基础上,提出将有限元法与半解析有限元法相结合的方法,用以分类并追踪钢轨理想导波模态,并根据相应的振型对理想模态导波进行激励和验证。研究结论:(1)随着频率的增大,钢轨导波振动模态数目迅速增加,但频散效应呈减小趋势;(2)对于钢轨基本振动模态,其横截面变形由整体变形逐渐演化为局部变形,其中扭转振动模态适用于轨腰检测,横向弯曲振动模态及竖向弯曲振动模态适用于轨底缺陷的检测;(3)在理想导波模态最大变形位置处施加激励荷载可以成功地激励出理想的导波;(4)本研究结果可为导波传感器设计与优化以及检测试验提供理论参考。

摘要：耦合理论广泛应用于声表面波器件模拟和设计中。该文利用有限元分析软件与耦合模(COM)理论分析了金属栅阵中声表面波的传播特性,得到栅极厚度为不同值时声表面波在短路栅或开路栅中传播时的频散特性与耦合系数、相对波数以及衰减常数等耦合参数,说明随着栅极厚度的增大,短路栅特性下声表面波的衰减系数与阻带宽度会随之减小,而开路栅则相反。