检索结果-内蒙古大学图书馆

压电与声光 2008年第6期30卷 696-698,701页

作者：刘仁鑫张铁民秦勇江西农业大学工学院江西南昌330045 华南农业大学工程学院广东广州510642

提出了一种矩形振子面内弯曲模态直线超声电机,分析了振子面内弯曲模态的激发原理及电机的驱动机理。运用动力学分析法,建立了矩形振子的动力学模型,分析讨论了振子结构参数及弹性体材料对振子模态频率的影响,并进行了相应的扫频实验研... 详细信息

提出了一种矩形振子面内弯曲模态直线超声电机,分析了振子面内弯曲模态的激发原理及电机的驱动机理。运用动力学分析法,建立了矩形振子的动力学模型,分析讨论了振子结构参数及弹性体材料对振子模态频率的影响,并进行了相应的扫频实验研究。动力学计算与实验测试结果比较表明,在自由边界条件下,理论分析结果与实测结果基本一致,研究结果为利用面内模态直线超声电机的设计提供了依据。

关键词：直线超声电机矩形振子面内振动弯曲模态

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弯曲模态在管道中的传播特性及缺陷检测数值模拟

弯曲模态在管道中的传播特性及缺陷检测数值模拟

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作者：杜兰内蒙古农业大学

学位级别：硕士

超声导波由于具有传播距离远、检测范围广等特点,被广泛应用于压力容器、航空行业、油气管道等领域的结构无损检测。但超声导波具有多模态及频散等特点,特别在管道中模态数量较多,且以波动特性也是最为复杂的弯曲模态为主,使得在检测过... 详细信息

超声导波由于具有传播距离远、检测范围广等特点,被广泛应用于压力容器、航空行业、油气管道等领域的结构无损检测。但超声导波具有多模态及频散等特点,特别在管道中模态数量较多,且以波动特性也是最为复杂的弯曲模态为主,使得在检测过程中信号识别困难、误差较大。由于弯曲模态固有的波结构属性,其对某类缺陷和管道结构径向应力等的检测较为敏感,但是弯曲模态在实际应用中难以控制,故研究弯曲模态导波单模态激励方法,并应用弯曲模态导波进行无损检测,具有重要的现实意义和广阔的应用前景。本文对弯曲模态的传播特性进行了模拟分析。利用有限元软件ABAQUS模拟弯曲模态在管道中的传播特性,分别对不同频率激励的弯曲模态在管道中的传播特性以及弯曲模态在4种不同尺寸的管道中的传播特性进行了数值模拟,分析了在不同频率和接收点时导波模态的传播特性以及能量衰减情况。得到适合检测的弯曲模态激励频率与传感器布置距离。并且数值模拟了 F(1,1)模态和F(2,1)模态对管道的缺陷检测,分析了F(1,1)模态和F(2,1)模态对不同缺陷的敏感度。结果表明:频率在50kHz时可以得到较为干净的单一弯曲模态导波。经过对4种不同尺寸管道中弯曲模态在不同频率接收点处的传播特性模拟,最终可以确定在管道尺寸为10×1mm、频率为50kHz、接收点在600mm时,得到的F(1,1)模态为较单一的弯曲模态;对缺陷方向为纵向和横向,类型为方形凹槽和方形通槽,大小为2×6×1.5mm和1×4×0.5mm,选用频率为50kHz和85kHz的弯曲模态进行数值模拟检测,对比分析得到,缺陷为纵向时,F(1,1)模态比F(2,1)模态对缺陷更敏感;缺陷为横向时,F(1,1)模态和F(2,1)模态对于横向缺陷的敏感度差别不大。模拟结果可明显的看出缺陷回波的位置和大小;对比发现,弯曲模态对横向缺陷更敏感。激励频率为50kHz时的缺陷信号明显比激励频率在85kHz时的缺陷信号强。

关键词：超声导波弯曲模态传播特性数值模拟管道缺陷

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自立式塔架弯曲刚度分析及弯曲模态提取

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工业建筑 2010年第S1期40卷 375-379页

作者：陈建宁魏德敏华南理工大学土木与交通学院广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510640

采用分片桁架法将自立式铁塔塔架的弯曲刚度求解问题转化成二维平面问题,将塔架空间转角位移转化为各分片桁架上的平面位移,确定分片桁架的柔度系数,建立塔架空间弯曲刚度理论模型,并将模型与有限元模型计算值进行对比。通过数值计算,... 详细信息

采用分片桁架法将自立式铁塔塔架的弯曲刚度求解问题转化成二维平面问题,将塔架空间转角位移转化为各分片桁架上的平面位移,确定分片桁架的柔度系数,建立塔架空间弯曲刚度理论模型,并将模型与有限元模型计算值进行对比。通过数值计算,分析了杆件截面和空间分布等参数对塔架弯曲刚度的影响。同时计算了塔架整体刚度,并采用瑞利-里兹法计算了塔架弯曲模态。所建立的模型以及得出的结论可以为塔架弯曲分析提供理论基础。

关键词：分片桁架法瑞利-里兹法抗弯刚度弯曲模态

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声波测井弯曲模态压电换能器研究

声波测井弯曲模态压电换能器研究

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作者：付琳中国科学院大学

学位级别：博士

声波测井在油气藏和非常规油气藏描述方面发挥着越来越大的作用。声波测井换能器作为声波测井仪器的核心部件之一，其性能好坏直接关系到测量数据的可靠性。因此，根据被测地层的特性，研制高性能的声波测井换能器不仅可以提高测井数据... 详细信息

声波测井在油气藏和非常规油气藏描述方面发挥着越来越大的作用。声波测井换能器作为声波测井仪器的核心部件之一，其性能好坏直接关系到测量数据的可靠性。因此，根据被测地层的特性，研制高性能的声波测井换能器不仅可以提高测井数据质量，以便更准确描述油气藏，还能进一步促进声波测井的应用。\n 本论文针对声波测井发射换能器，基于有限元方法，研究了用于电缆声波测井的三叠片型换能器和用于随钻声波测井的圆管型换能器。为了提高换能器耐高温性能和发射性能，本文提出了对这两种类型换能器的改进方法，具体研究内容如下:\n 第一、用于电缆声波测井的三叠片型换能器研究和改进\n (1)本文计算并对比了双叠片振子前三阶弯曲振动谐振频率的解析解和有限元数值解，其结果基本吻合，证明了有限元方法的有效性和准确性。当双叠片振子长度、宽度满足不同数量关系时，弯曲振动的谐振频率和电导值计算结果表明，长度和宽度尺寸相同时，弯曲振动耦合最强，电导值最大。\n (2)针对实际应用中使用的三叠片换能器一阶和三阶弯曲振动模态，本文计算了换能器结构参数、材料参数和边界条件改变对弯曲振动谐振频率和电导值的影响。由此得到了调整一阶和三阶弯曲振动谐振频率以及提高电导值的方法。\n (3)为了提高三叠片换能器耐高温性能，同时进一步降低弯曲振动谐振频率，本文提出了在三叠片换能器长度方向中心线处开缝的改进方法。计算了分别改变压电陶瓷片长度、金属基片长度和缝宽尺寸，三叠片、开缝三叠片和开缝五叠片的前三阶弯曲振动谐振频率和电导值变化规律，计算结果表明:三种叠片结构换能器弯曲振动谐振频率和电导值随各结构参数变化有相同的变化趋势。由计算所得谐振频率变化曲线可以确定谐振频率极小值所对应的尺寸，据此可以设计更低频的弯曲振动换能器。\n 第二、用于随钻声波测井的圆管型换能器研究和改进\n (1)利用压电圆管的呼吸模态周向无指向性特点，仿真并制作了单极子发射换能器，测试了该换能器发射性能，测试结果与仿真结果基本吻合。仿真与测试结果表明:换能器满足单极子指向性要求，且谐振频率符合随钻单极子测井需求。\n (2)针对圆管型换能器仅工作于单一呼吸模态，且呼吸模态谐振频率附近无其它谐振峰，导致频带宽度有限以及发射效率不高的问题。本文提出了一种改进结构:即在压电片内表面附加一弹性结构层，以激发可用于单极子声波测井的轴对称弯曲振动模态。仿真结果表明:弯曲模态电导值大于呼吸模态电导值。实际应用中选择激励换能器弯曲模态能有效提升发射效率。进一步降低弯曲模态谐振频率，使弯曲模态与呼吸模态耦合，能有效拓宽换能器频带。\n (3)系统计算了改进后的压电圆管型换能器发射性能，分析了换能器呼吸模态和弯曲模态谐振频率和电导值随结构参数和材料参数的变化规律。计算所得结果为设计不同谐振频率和较好发射性能的换能器提供了有效途径。

关键词：声波测井弯曲模态压电换能器耐高温性能发射性能有限元法

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管道中弯曲模态的轴向应力响应研究

管道中弯曲模态的轴向应力响应研究

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作者：李子越吉林大学

学位级别：硕士

管道被广泛应用在工业生活的各个领域,而管道因应力导致的破损或者缺陷会影响结构的整体性能,更严重的情况下,不仅会直接造成较大的经济损失,甚至还可能因此对人类的安全造成威胁。如果能够提前检测出应力并采取相关措施,即可有效避免... 详细信息

管道被广泛应用在工业生活的各个领域,而管道因应力导致的破损或者缺陷会影响结构的整体性能,更严重的情况下,不仅会直接造成较大的经济损失,甚至还可能因此对人类的安全造成威胁。如果能够提前检测出应力并采取相关措施,即可有效避免这种损失。因为具有检测距离远、对应力敏感、单点激励等特点,超声导波无损检测已经逐渐成为具备很大应用潜力的无损检测和监测技术之一。不过目前来看,管道超声导波无损检测技术的理论研究和应用大多集中在轴对称模态,非轴对称导波由于模态众多,且频散明显,所以对其研究较少。而研究非轴对称的导波传播特性能够进一步完善管道的无损检测和应力检测技术。且考虑到管道结构应力对导波影响的研究偏少,因此利用超声导波对管道所受应力进行检测具有很大的意义和前景。利用超声导波在检测应力时,需要了解导波在材料受应力作用下的特性和变化,所以本文开展了关于轴向应力对圆管中导波(尤其是非轴对称导波)传播特性影响的研究。根据声弹理论可知,受到轴向应力的各向同性管道或本征对称轴沿轴向的横向各向同性管道,都可以近似为横向各向同性的。首先,本文介绍了应力诱导横向各向同性介质的五个等效弹性模量,并给出表达式。然后对受到轴向应力的管道声场进行了理论求解,通过引入声场势函数,利用五种模型(处于空气中的空管道、受水载的空管道、处于空气中的输油管道、外为土壤的输水管道模型以及本征横向各向同性介质管道模型)情况的边界条件,求解和计算得到不同模型情况下的频散方程。本文运用牛顿迭代法求解了频散曲线,数值模拟了前三种模型情况下的弯曲模态、外为土壤的输水管道模型以及本征横向各向同性管道的导波的频散曲线和轴向应力作用下的相速度变化曲线,采用实轴积分法模拟了处于空气中的输油管道模型中的弯曲模态的全波波形。通过应力作用下导波的相速度变化曲线发现,对于处于空气中的空管道模型,在拉应力作用下,弯曲模态的相速度在整个频率范围内都有响应,且相速度减小,应力越大相速度变化越大,个别模态在特殊频段内存在对应力敏感的平坦区;受水载的空管道模型弯曲模态对于轴向应力的响应与处于空气中的空管道模型基本一致。对于处于空气中的输油管道模型,在不同的应力作用下,弯曲模态的第四阶及之后的各高阶模态的相速度变化在低频和高频处基本为零,在平坦区处变化较大,而且相速度平坦区与群速度峰值区域对应。外为土壤的输水管道模型,发现导波的相速度对于应力非常不敏感,且群速度无峰值区域,相速度也未有平坦区。另外,针对实际管道存在各向异性的问题,本文研究分析了具有9个独立的三阶弹性模量的本征横向各向同性铝以及退化后的各向同性铝管道导波的轴向应力响应特征。计算发现,其导波对于轴向应力的响应特征与钢管基本相似,相速度变化比钢管道明显。且在相同应力作用下相速度变化明显大于各向同性铝管情况,因此在实际应力检测当中,管道中本征的各向异性可能不容忽略。对全波波形模拟的结果表明:在处于空气中的输油管道模型下,在施加拉应力后,首波的到时增大,这表示拉应力导致首波的速度变小,但模式波多阶模态,混叠在了一起,成分十分复杂,到时变化不易区分。基于对应力作用下管道结构中声场数值结果的分析,发现导波于应力的响应不仅受管道材质的影响,而且也与边界条件有关。进一步来为利用超声导波对管道结构的应力检测技术提供理论依据。

关键词：波场管道结构轴向应力超声导波弯曲模态

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基于弯曲模态导波的弯管冲蚀缺陷检测研究

基于弯曲模态导波的弯管冲蚀缺陷检测研究

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作者：刘俊燚长江大学

学位级别：硕士

在油气运输领域,管道运输扮演着很重要的角色,管道在长期服役的过程中会不断受到内部流体的冲蚀,造成管道内壁出现冲蚀凹坑,这一现象在管道弯头处最为严重,因此开发一种能够及时对管道内壁健康状态进行检测的方法成为工程实际中日益紧... 详细信息

在油气运输领域,管道运输扮演着很重要的角色,管道在长期服役的过程中会不断受到内部流体的冲蚀,造成管道内壁出现冲蚀凹坑,这一现象在管道弯头处最为严重,因此开发一种能够及时对管道内壁健康状态进行检测的方法成为工程实际中日益紧迫的需求。常用的无损检测方法中,磁粉检测、射线检测等方法受到检测条件、检测成本等问题的限制,无法实现对管道内部的健康状态进行较为准确的检测,近年来,超声导波在管道无损检测领域的应用越来越广泛,基于超声导波的检测方式检测范围大、传播距离远、在检测过程中不需要将管道外部的包覆层全部剥离,广泛应用于压力容器、油气管道等领域的无损检测。本文基于管道弯头内不同缺陷深度下超声导波的传播规律开展了数值模拟和实验研究,并研究了管道弯头两端连接法兰的情况下,超声导波传播规律的变化情况。绘制了管道截面直径116mm,壁厚8mm,弯曲半径为158mm时的频散曲线,对不同频率下导波信号的幅值进行了分析,通过分析得出,管道在120k Hz下接收到信号的幅值最大,继续对不同周期数信号的时域、频域特征进行分析,最终确定选用经过汉宁窗调制后,频率为120k Hz的五周期信号作为激励信号。对超声导波在管道内部的传播规律进行了数值模拟,通过对导波信号进行分析,确定导波以F(1,2)的弯曲模态形式在管中传播,模拟了不同缺陷深度下导波在弯管中的传播规律,对比了管道一端沿周向均匀分布的四个传感器接收到的信号,研究了管道两端连接法兰的情况下导波传播规律的变化情况,数值模拟结果表明,管道上端传感器接收到信号的能量值最大,信号随缺陷深度变化的规律最明显;随着管道内部缺陷的不断加深,在冲蚀缺陷的影响下,导波的传播规律越来越杂乱,接收端信号的能量总体呈降低的趋势;管道两端连接法兰后,导波在管中传播更加分散,同一位置接收到的信号能量比无法兰连接时低。搭建了超声导波检测的实验平台,通过对实验数据进行分析,证明了导波在弯管中是以F(1,2)的弯曲模态进行传播的,通过计算各传感器接收到的信号能量,结合实际情况,提出在实际检测中,对各位置的信号能量求和进行管道内部缺陷检测具有较好的抗干扰性。

关键词：弯管缺陷超声导波弯曲模态能量法兰连接

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整车动力传动系统弯曲模态实验识别及优化研究

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噪声与振动控制 2018年第1期38卷 122-126,224页

作者：邓欣钟秤平陈清爽段龙杨翁建生刘淑英江铃汽车股份有限公司江西省汽车噪声与振动重点实验室南昌330001 南京航空航天大学能源与动力工程学院南京210016

动力传动系统的弯曲共振是导致动力总成或传动系统的失效及车内振动噪声大的重要原因之一。系统的约束方式和状态对其固有频率和振型有重要影响。针对某轻卡在高速行驶工况出现的动力总成附件失效问题进行试验诊断,确定为动力传动系统... 详细信息

动力传动系统的弯曲共振是导致动力总成或传动系统的失效及车内振动噪声大的重要原因之一。系统的约束方式和状态对其固有频率和振型有重要影响。针对某轻卡在高速行驶工况出现的动力总成附件失效问题进行试验诊断,确定为动力传动系统弯曲共振导致。通过研究不同约束方式对动力转动系弯曲模态的影响,建立最符合整车实际运行状态的弯曲模态识别步骤及方法。结合CAE分析对传动轴进行优化设计,提高其1阶弯曲模态频率,有效地解决了疲劳失效问题,同时改善车内高速轰鸣。

关键词：振动与波动力传动系统弯曲模态疲劳失效高速轰鸣

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后驱车型传动系统高阶弯曲模态试验方法及优化研究

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汽车与新动力 2019年第2期2卷 65-69页

作者：王媛文曾帅上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心上海200438

针对后驱车型传动系统高阶弯曲模态共振引起的车内噪声问题,利用激振器对试验模态结果的影响因素进行研究,使用最小二乘复频域法进行模态参数识别,并综合运用试验和仿真手段对模态的敏感度进行分析,并提出有效的优化措施。研究结果表明... 详细信息

针对后驱车型传动系统高阶弯曲模态共振引起的车内噪声问题,利用激振器对试验模态结果的影响因素进行研究,使用最小二乘复频域法进行模态参数识别,并综合运用试验和仿真手段对模态的敏感度进行分析,并提出有效的优化措施。研究结果表明,传动系统间隙和变速器档位对弯曲模态试验结果有明显影响,传动系统四阶弯曲模态共振引起了车内噪声问题,该模态的质量敏感位置位于第二段和第三段传动轴,可通过调整后桥输入法兰质量分布实现降噪6 dB(A),优化传动轴支撑点的位置可有效提升传动系统弯曲模态频率,并降低其引起的7 dB(A)噪声响应。

关键词：弯曲模态试验模态分析最小二乘复频域法传动轴支撑点优化

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不锈钢管材中弯曲模态导波试验

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无损检测 2010年第2期32卷 103-106页

作者：顾军林莉侯云霞李喜孟大连理工大学材料科学与工程学院大连116024

使用单探头激励法在管壁中激励弯曲模态的导波,以频散曲线为切入点,研究了弯曲模态导波在不锈钢管材中的传播规律以及对缺陷检测的可行性。根据频散曲线选定F(n,3)及L(0,2)模态,进而确定激励频率和入射角。得到弯曲模态导波可对>φ1 ... 详细信息

使用单探头激励法在管壁中激励弯曲模态的导波,以频散曲线为切入点,研究了弯曲模态导波在不锈钢管材中的传播规律以及对缺陷检测的可行性。根据频散曲线选定F(n,3)及L(0,2)模态,进而确定激励频率和入射角。得到弯曲模态导波可对>φ1 mm(含φ1 mm)的通孔进行有效检测的结论。

关键词：不锈钢管材导波弯曲模态频散曲线

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管道低频弯曲模态导波频散曲线的测定

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无损检测 2021年第5期43卷 5-7页

作者：杨志春伍文君海装驻武汉地区第一军事代表室武汉430060 武汉理工大学能源与动力工程学院武汉430063

将低频下管道的弯曲振动类比成梁的弯曲振动,采用经典梁理论计算其理论导波频散曲线;通过设置三对等间距布置的加速度传感器,测得振动信号,提取弯曲模态导波频散曲线,结果证明了该方法的有效性,且加速度传感器间的间距越大,效果更好。... 详细信息

将低频下管道的弯曲振动类比成梁的弯曲振动,采用经典梁理论计算其理论导波频散曲线;通过设置三对等间距布置的加速度传感器,测得振动信号,提取弯曲模态导波频散曲线,结果证明了该方法的有效性,且加速度传感器间的间距越大,效果更好。试验所得的频散曲线与理论频散曲线在低频段拟合较好,高频段有较大偏差,这表明经典梁理论在频率较高时误差较大。

关键词：管道低频弯曲模态频散曲线

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