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基于PVDF梳状换能器的零群速度Lamb波层合板损伤检测的数值研究

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陕西师范大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 43-50页

作者：郭帅尹莘新邓明晰重庆大学航空航天学院重庆400044

为提高层合板损伤检测的准确性与灵敏度,基于聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)梳状换能器激发的零群速度(zero group velocity,ZGV)Lamb波,提出了一种层合板损伤的检测方法。采用二维时域有限元方法,研究了PVDF梳状换能器对... 详细信息

为提高层合板损伤检测的准确性与灵敏度,基于聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)梳状换能器激发的零群速度(zero group velocity,ZGV)Lamb波,提出了一种层合板损伤的检测方法。采用二维时域有限元方法,研究了PVDF梳状换能器对零群速度Lamb波的激励,通过改变层合板中铝层杨氏模量来表征不同的损伤程度,分析了PVDF梳状换能器电压响应特性与层合板损伤程度之间的关系。结果表明:采用PVDF梳状换能器能够有效激励零群速度Lamb波,并获得层合板内部的状态信息。随着损伤程度的增加,PVDF梳状换能器响应的零群速度共振峰频域幅值随着铝层杨氏模量的减小而显著减少,进而灵敏地评价层合板损伤变化。研究结果说明优化设计的PVDF梳状换能器在零群速度Lamb波的激发与接收性能上都具有优越性,能够有效检测层合板损伤情况。

关键词：损伤检测 PVDF 梳状换能器零群速度Lamb波杨氏模量变化

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零群速度特征导波在焊缝损伤评估中的应用

陕西师范大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 35-42页

作者：任猛孟祥迪邓明晰重庆大学航空航天学院重庆400044

通过数值模拟方法研究了零群速度特征导波(zero-group-velocity feature guided waves,ZGV-FGWs)在焊缝损伤检测中的应用。建立了焊缝结构的二维频域有限元模型,损伤程度用不同的杨氏模量表征,验证了焊缝结构中的共振现象并确定了能量... 详细信息

通过数值模拟方法研究了零群速度特征导波(zero-group-velocity feature guided waves,ZGV-FGWs)在焊缝损伤检测中的应用。建立了焊缝结构的二维频域有限元模型,损伤程度用不同的杨氏模量表征,验证了焊缝结构中的共振现象并确定了能量集中在焊缝特征区附近时的共振频率。利用三维时域有限元方法确定了ZGV-FGWs共振模式的存在,并分析了不同杨氏模量焊缝的ZGV-FGWs传播特性。结果表明:随着材料杨氏模量的减小,ZGV-FGWs频谱信号幅值显著单调减小,且ZGV-FGWs频谱信号幅值的变化趋势与激励信号的频谱曲线吻合。基于此特性可以设置合适的激励信号,获得幅值变化更强的ZGV-FGWs频谱信号,进而准确评价焊缝的损伤状态。

关键词：零群速度特征导波焊缝结构共振材料损伤

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固体板中SH型板波的“共振”二次谐波发生

声学学报 1998年第5期23卷 439-446页

作者：邓明晰后勤工程学院物理教研室重庆630042

从理论上研究了固体板内SH型板波的“共振”二次谐波发生。结果表明，当固体板内SH型板波的相速等于板材介质的纵波声速时，二阶驱动波表现出沿固体板界面方向积累的性质。根据二阶应力边界条件，确定出了固体板内的二阶积累波。尽管本... 详细信息

从理论上研究了固体板内SH型板波的“共振”二次谐波发生。结果表明，当固体板内SH型板波的相速等于板材介质的纵波声速时，二阶驱动波表现出沿固体板界面方向积累的性质。根据二阶应力边界条件，确定出了固体板内的二阶积累波。尽管本文不能完全确定出板内的二阶平面波，但文中求得的固体板内伴随SH型板波传播所发生的二阶积累波，仍是具有实际意义的。

关键词：非线性 SH型板波共振二次谐波声传播

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兰姆波的非线性研究（Ⅱ）

声学学报 1997年第2期22卷 182-187页

作者：邓明晰重庆后勤工程学院

当兰姆波相速等于板材纵波声速时,兰姆波的二次谐波表现出空间积累性质,本文绘出了该情形下兰姆波二次谐波的解析表达式,并对几个阶次的兰姆波二次谐波作了数值计算。对于S_0、A_0模式,二次谐波一定不具有空间积累性质。

关键词：兰姆波非线性声传播

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二维矩形波导管内和频差频声场的非线性传播

声学学报 1997年第6期22卷 543-549页

作者：邓明晰重庆后勤工程学院

本文采用声场部分波理论和二阶微扰方法，在二维矩形波导管内，讨论了两个具有不同频率的基波模式相互作用产生的和频差频声场的非线性传播问题。当两个模式的相速相等时，和频差频声场才具有非线性性质；和频差频声场的对称性取决于两... 详细信息

本文采用声场部分波理论和二阶微扰方法，在二维矩形波导管内，讨论了两个具有不同频率的基波模式相互作用产生的和频差频声场的非线性传播问题。当两个模式的相速相等时，和频差频声场才具有非线性性质；和频差频声场的对称性取决于两个基波模式的对称性。由二阶非线性波的初始激发条件，本文还得到了和频差频声场的解析表达式。

关键词：二维波导管和频差频声场非线性传播

分层结构中兰姆波二次谐波发生的模式展开分析

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声学学报 2005年第2期30卷 132-142页

作者：邓明晰后勤工程学院物理教研室重庆400016

采用二阶微扰近似和模式展开方法,对分层结构中兰姆波的二次谐波发生问题进行了深入研究,得到了二次谐波声场的一般表达式。兰姆波在分层结构中传播时,固体板材的体弹性非线性效应导致在各固体层的内部及表面出现二倍频的体驱动力及面... 详细信息

采用二阶微扰近似和模式展开方法,对分层结构中兰姆波的二次谐波发生问题进行了深入研究,得到了二次谐波声场的一般表达式。兰姆波在分层结构中传播时,固体板材的体弹性非线性效应导致在各固体层的内部及表面出现二倍频的体驱动力及面驱动应力,其作用是在分层结构中激发出一系列二倍频兰姆波的简正模式,这些简正模式的叠加即构成分层结构中兰姆波的二次谐波声场。当构成二次谐波声场的某一二倍频兰姆波简正模式的相速度等于基频兰姆波的相速度时,该二倍频兰姆波简正模式分量表现出随传播距离积累增长的性质。本文还就铝板-环氧粘接层-铝板结构中兰姆波的二次谐波声场进行了数值分析,结果显示,软粘接层性质对二次谐波声场的影响很大。

关键词：二次谐波发生分层结构兰姆波模式展开简正模式一般表达式非线性效应二倍频展开方法微扰近似传播距离数值分析相速度粘接层声场动应力驱动力板结构固体性质二阶表面弹性

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有限声束的二阶积累声场研究

声学学报 1999年第5期24卷 478-483页

作者：邓明晰重庆后勤工程学院物理教研室重庆400016

将有限声束分解为一系列平面波，结合声非线性相互作用理论，对有限声束的二阶积累声场进行了分析和计算。结果表明，任意两个平面波相互作用不产生二阶积累波，伴随有限声束传播所发生的二阶积累波仅是各个平面波非线性自作用的结果。... 详细信息

将有限声束分解为一系列平面波，结合声非线性相互作用理论，对有限声束的二阶积累声场进行了分析和计算。结果表明，任意两个平面波相互作用不产生二阶积累波，伴随有限声束传播所发生的二阶积累波仅是各个平面波非线性自作用的结果。此外，本文还得到了具有直观物理意义的有限声束二阶积累声场的表达式。

关键词：有限声束二阶积累波声传播声场非线性

一种定征复合板材粘接层性质的非线性超声兰姆波方法

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声学学报 2005年第6期30卷 542-551页

作者：邓明晰后勤工程学院重庆400016

借助于兰姆波频散曲线及导波激发的模式展开分析方法,对基频兰姆波时域信号及二次谐波时域信号的发生过程进行了直观的论述。结合Ritec-SNAP系统的测量功能,详细分析了二次谐波时域脉冲包络积分表达式的物理意义;该积分表达式可表征基... 详细信息

借助于兰姆波频散曲线及导波激发的模式展开分析方法,对基频兰姆波时域信号及二次谐波时域信号的发生过程进行了直观的论述。结合Ritec-SNAP系统的测量功能,详细分析了二次谐波时域脉冲包络积分表达式的物理意义;该积分表达式可表征基频兰姆波时域脉冲传播过程中的二次谐波发生效率,以及基频与二倍频兰姆波模式之间的频散程度。在基频与二倍频兰姆波相速度相等(或近似相等)的频率附近,实验观察到显著的且无模式混叠的二次谐波信号,显示出在兰姆波的传播过程中的确可存在强烈的非线性效应。对于三种不同粘接情形的复合板材,实验结果表明,采用本文引入的非线性兰姆波应力波因子,结合二次谐波幅频曲线峰值所对应的频率值,可有效地对板材粘接层性质进行表征。

关键词：定征复合板材粘接层兰姆波频散曲线导波激发时域信号包络积分表达式

层状固体结构表面性质的非线性兰姆波定征方法

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航空学报 2006年第4期27卷 713-719页

作者：邓明晰后勤工程学院物理教研室重庆400016

提出用非线性兰姆波方法定征层状固体结构的表面性质,分析了层状固体结构表面性质变化对兰姆波二次谐波发生效应产生的影响。基于Ritec-SNAP系统建立了非线性兰姆波实验系统,当表面的覆层面积和覆层厚度发生变化时,在兰姆波具有强烈非... 详细信息

提出用非线性兰姆波方法定征层状固体结构的表面性质,分析了层状固体结构表面性质变化对兰姆波二次谐波发生效应产生的影响。基于Ritec-SNAP系统建立了非线性兰姆波实验系统,当表面的覆层面积和覆层厚度发生变化时,在兰姆波具有强烈非线性效应的条件下,测量了兰姆波的基波及二次谐波的幅频曲线,结果显示表面性质的微小变化将显著地影响到兰姆波的二次谐波发生效率。借鉴声-超声技术中的应力波因子方法,定义了兰姆波应力波因子,实验结果表明,利用兰姆波二次谐波的应力波因子可对层状固体结构表面性质的变化情况进行准确定征。

关键词：材料表面与界面层状固体结构兰姆波非线性二次谐波应力波因子