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本文介绍了一种任意入射角入射,水下平板试样声学性能测试的方法。利用空间傅立叶变换技术将试样表面的复声压分布分解为不同入射角的平面波分量。再用平面波传播理论,将样品表面的入射分量,反射分量和透射分量分别分离出来。由此就容易得出任意入射角下,水下平板试样的声学特性,包括反射系数,透射系数和吸声系数等参数。本文进行了一些样品的实验测试,测试结果与理论值高度吻合。

关键词：平板试样斜入射声学性能

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从接地端取信号的便携式压电压力波法空间电荷测量系统设计与实现

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电工技术学报 2021年第19期36卷 3987-3992页

作者：孔佳莹曹泽宾潘佳萍郑飞虎张冶文同济大学电子与信息工程学院上海201804

提出了一种新型的从接地端提取信号的测量方案,从原理层面解决传统测量方案中从高压端取信号操作危险性高的缺陷。基于压电压力波法基本原理,设计复合探头并据此完成了便携式空间电荷测量系统的搭建。该测量系统可灵活应用于多种场合:... 详细信息

提出了一种新型的从接地端提取信号的测量方案,从原理层面解决传统测量方案中从高压端取信号操作危险性高的缺陷。基于压电压力波法基本原理,设计复合探头并据此完成了便携式空间电荷测量系统的搭建。该测量系统可灵活应用于多种场合:在不外加高压的情况下,可独立完成不同厚度的聚乙烯平板样品内部空间电荷分布情况测量;若需要外加电压,也可与现有的高压源进行组合测量。实验结果表明:与传统从高压侧取信号的测量方案相比,该测量系统具有相同的空间分辨率且测量灵敏度相近。

关键词：平板试样空间电荷压电压力波法接地端取信号便携式测量系统

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钛合金叶片模拟件激光冲击诱导层裂行为研究

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航空制造技术 2023年第20期66卷 80-85页

作者：孙汝剑孟祥峰姜盎然曹子文王新宇车志刚吴俊峰邹世坤中国航空制造技术研究院先进表面工程技术航空科技重点实验室北京100024 海装沈阳局驻沈阳地区某军事代表室沈阳110034 航空工业沈阳飞机工业(集团)有限公司沈阳110034

本文针对航空发动机叶片激光冲击诱导层裂问题,根据航空发动机压气机叶片设计具有特征叶型的叶片模拟件(叶面夹角为11°),探究其多次激光冲击下的层裂行为,并进一步利用不同厚度平板试样研究试样厚度以及光斑形状对层裂产生位置的影响... 详细信息

本文针对航空发动机叶片激光冲击诱导层裂问题,根据航空发动机压气机叶片设计具有特征叶型的叶片模拟件(叶面夹角为11°),探究其多次激光冲击下的层裂行为,并进一步利用不同厚度平板试样研究试样厚度以及光斑形状对层裂产生位置的影响。研究结果表明,采用25 J、4 mm方形光斑冲击变厚度TC17钛合金叶片模拟件,冲击面出现凹陷变形,叶片宏观呈现翘曲变形,6次冲击后产生层裂,8次冲击后背面出现局部剥落。激光冲击诱导层裂与试样厚度正相关,随着试样厚度的增加,层裂产生的冲击次数阈值升高。然而,层裂的产生与否却与光斑形状无明显关系,圆形光斑和方形光斑均可诱导出层裂。层裂易产生于Cr和Sn等元素富集形成的软化区,激光冲击诱导层裂不仅与冲击波的传递特性有关,还可能与成分偏析、富集等材料缺陷相关。

关键词：激光冲击(LSP) 钛合金叶片模拟件变厚度截面平板试样层裂

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基于压痕硬度测试的圆柱形试样表面布氏硬度分析

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热加工工艺 2011年第24期40卷 28-30页

作者：张彦敏郑翠华李红霞宋克兴河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471003 河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室河南洛阳471003

通过对有色金属材料不同截面形状(圆柱形、平板)的硬度试样进行布氏硬度测试,获得不同压痕形貌及相关形貌特征参数;通过对应平板试样的压痕直径,寻找圆柱形试样压痕硬度特征参数表示方法。结果表明:有色金属圆柱试样布氏硬度压痕特征表... 详细信息

通过对有色金属材料不同截面形状(圆柱形、平板)的硬度试样进行布氏硬度测试,获得不同压痕形貌及相关形貌特征参数;通过对应平板试样的压痕直径,寻找圆柱形试样压痕硬度特征参数表示方法。结果表明:有色金属圆柱试样布氏硬度压痕特征表现为近似椭圆,通过测定椭圆的长短轴长度,建立圆柱试样椭圆形压痕与平面中圆形压痕的等效关系,从而测得柱面形试样的表面布氏硬度。

关键词：布氏硬度平板试样圆柱试样特征参数

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风力机叶片涂层风洞冲蚀磨损试验及模型研究

风力机叶片涂层风洞冲蚀磨损试验及模型研究

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作者：梁恩培兰州理工大学

学位级别：硕士

我国陆上风力机主要分布于沙尘天气频发的西北与华北地区,风力机叶片表面会因颗粒冲蚀作用而产生不同程度的磨损,严重影响风力机的气动特性和发电效率。通过开展相关冲蚀磨损实验以探究颗粒对叶片涂层的冲蚀磨损机理。现阶段传统挟沙冲... 详细信息

我国陆上风力机主要分布于沙尘天气频发的西北与华北地区,风力机叶片表面会因颗粒冲蚀作用而产生不同程度的磨损,严重影响风力机的气动特性和发电效率。通过开展相关冲蚀磨损实验以探究颗粒对叶片涂层的冲蚀磨损机理。现阶段传统挟沙冲蚀装置难以构建均匀风沙流场,这会对冲蚀特性研究造成一定的影响。本文在一种新型风沙风洞中构建了满足试验要求的风沙两相流场。通过单因素轮换法研究冲击角度、风洞风速、有效截面质量流率以及颗粒粒径的变化对冲蚀磨损试验结果的影响,探究涂层材料在不同冲蚀因素影响下的冲蚀特性和冲蚀磨损机理,并初步建立符合现有涂层性质的冲蚀磨损预测模型,为风沙环境下风力机叶片磨损演化研究提供了理论基础。对风力机叶片涂层平板试样进行了风洞冲蚀磨损试验,结果表明:（1）风力机叶片涂层为典型塑性材料,随着冲击角度的逐渐增大,叶片涂层磨损量随角度的增大呈急增缓降趋势,最大磨损量发生于30°,最大冲蚀率发生于20°;（2）叶片涂层磨损量与冲蚀率均随风洞风速的增加而增大;（3）当有效截面质量流率增大时,涂层磨损量随之增大,涂层冲蚀率不受其影响,相同角度下碰撞到风力机叶片涂层的颗粒数目是影响涂层磨损量改变的主要原因;（4）随着粒径的增大,涂层磨损量与冲蚀率出现粒径效应。单颗粒磨损量随粒径增大而增大,但增长率有所减缓,三组粒径下相对增长率分别为284%～314%和128%～153%。以Bitter变形磨损理论和Finnie微切削理论为基础,结合试验数据,对冲蚀磨损模型进行修正,并提出修正后的风力机叶片涂层冲蚀磨损预测模型。基于颗粒斯托克斯数,研究叶片涂层冲蚀磨损规律,结果表明:当斯托克斯数不同时,冲蚀率随斯托克斯数的增大而增大;当斯托克斯数相同时,在30°～60°范围内冲蚀率会随角度增大而减小;当斯托克斯数与冲击角度都相同时,其余工况的改变不会引起冲蚀率的变化。通过分析冲蚀系数与试样表面形貌变化特性,结合试验数据,进行风力机叶片涂层冲蚀磨损机理研究,研究表明:（1）风力机叶片涂层总磨损量由切削磨损量与冲击磨损量组成,其中切削磨损量与总磨损量趋势相同,冲击磨损量随角度的增大而持续增大;（2）当冲击角度为30°时,切削作用占主导地位,涂层受切削作用在初始阶段形成大量“砂眼状”小坑。随着冲蚀行为的持续进行,涂层遭受反复锻打与挤压并在表面产生“薄片”层,切削作用使薄片脱离试样,“砂眼状”小坑向更深与更宽处演化,小坑之间相互连结形成“海浪状”与“耕犁状”脱层;（3）当冲击角度为75°时,正向应力占主导地位,持续的凿削作用与微弱的切削作用仍能带走一部分涂层表面质量,在初始阶段形成少量“砂眼状”小坑,随着冲蚀行为的发展,涂层表面仅形成少部分“耕犁状”磨损形貌,其余部分为“海浪状”磨损形貌。

关键词：风沙风洞气固两相流平板试样冲蚀磨损磨损模型

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风沙风洞流动特性试验及风力机叶片材料的冲蚀磨损研究

风沙风洞流动特性试验及风力机叶片材料的冲蚀磨损研究

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作者：赵煜兰州理工大学

学位级别：硕士

由于西北地区独特的风沙天气,风力机叶片受到沙尘颗粒的冲击,在叶片表面上产生冲蚀磨损,严重影响风力机叶片的气动性能,降低风力机年发电量,因此,建立风力机叶片材料的磨损模型对预测风力机叶片磨损尤其重要。首先设计了可控质量流率的... 详细信息

由于西北地区独特的风沙天气,风力机叶片受到沙尘颗粒的冲击,在叶片表面上产生冲蚀磨损,严重影响风力机叶片的气动性能,降低风力机年发电量,因此,建立风力机叶片材料的磨损模型对预测风力机叶片磨损尤其重要。首先设计了可控质量流率的风沙风洞试验台,并对试验段内的颗粒质量分布规律进行研究。本试验台在现有直流式低湍流度风洞的基础上,加装了风洞混合段、风洞收缩段与风洞试验段。风沙风洞试验台使用自主设计的螺杆输沙装置供沙,使用鼓风机将螺杆输沙装置输出的沙粒通过排管输送至风洞混合段内,与风洞来流相互混合,沙粒最终通过风洞收缩段进入风洞试验段。本文选用颗粒直径在0.4mm.5mm的沙粒,在试验段风速10m/s的条件下,测量颗粒在试验段内的颗粒质量分布,得出结论如下:(1)颗粒在风洞试验段内前0.6m流动较为紊乱,0.6m至0.9m之间颗粒流动均匀;(2)试验段截面2的颗粒质量分布与排管出口高度有关,试验段截面2的颗粒质量流率与排管的输沙速率有关;(3)通过三种回归函数对各排管在试验段截面2的颗粒质量分布曲线进行拟合,得到试验段截面2处的颗粒质量分布规律。(4)对风洞混合段内9根排管分别输沙时试验段截面2的颗粒质量分布进行叠加,得到9根排管同时输沙时试验段截面2处颗粒质量分布的理论叠加值;并在相同输沙条件下,进行9根排管同步输沙试验,得到试验段截面2处颗粒质量分布的试验结果;通过对试验值与叠加值进行对比,发现试验段截面2处颗粒质量的叠加值与试验值分布规律相同,且试验值的颗粒质量分布相比于叠加值更加均匀;在9排管同步输沙条件下,试验段截面处颗粒质量流率均匀区域占整个试验段截面2面积的70%左右。通过数值模拟方法研究了冲击速度为10m/s,不同颗粒质量流率(1.125g/s、2.25g/s、4.5g/s、6.75g/s、9g/s),不同冲击角度(15°、30°、45°、60°、75°、90°)条件下的平板试样冲蚀磨损特性,并与相关实验数据进行了对比验证,变化规律相同。研究发现,冲击角度为30°、60°、75°、90°时,随着颗粒质量流率的增大,试样表面的磨损分布位置基本相同,试样表面总磨损率随着颗粒质量流率的线性增大而线性增大。随着冲击角度的增大,试样表面总磨损率在15°至45°范围内略有减小,在45°至75°范围内显著增大,75°时的总磨损率最大,75°至90°范围内总磨损率显著减小。

关键词：风沙风洞气固两相流平板试样喷管射流冲蚀磨损

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风力机叶片涂层的沙尘冲蚀模型试验研究

风力机叶片涂层的沙尘冲蚀模型试验研究

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作者：徐梦飞兰州理工大学

学位级别：硕士

近年来我国陆上风电发展发展迅猛,沙尘天气频发地区的风力机叶片涂层的冲蚀磨损会严重影响风力机的气动特性、发电效率、维护成本及使用寿命。然而当前研究中并未建立针对风力机叶片涂层的可靠的沙尘冲蚀模型,无法准确预测风力机叶片表... 详细信息

近年来我国陆上风电发展发展迅猛,沙尘天气频发地区的风力机叶片涂层的冲蚀磨损会严重影响风力机的气动特性、发电效率、维护成本及使用寿命。然而当前研究中并未建立针对风力机叶片涂层的可靠的沙尘冲蚀模型,无法准确预测风力机叶片表面的磨损。因此,探究现役风力机叶片涂层的冲蚀磨损特性并建立符合其性质的冲蚀预测模型,对于沙尘环境下风力机叶片磨损问题研究具有重要研究意义和工程应用价值。本文通过因素轮换法在风洞风沙冲蚀试验台中针对一种风力机叶片上常用的Mega聚氨酯涂层开展相关冲蚀试验,以探究沙尘对风力机叶片的冲蚀规律,并建立符合风力机叶片涂层特性的沙尘冲蚀预测模型。通过对该涂层的平板试样的试验数据的处理分析,得到沙尘颗粒冲击速度、冲击角和粒径对风力机叶片涂层的冲蚀磨损特性:(1)在同一粒径同一冲击角度下,冲蚀率与试样磨损量随颗粒冲击速度的变化规律基本一致:试样磨损量随着颗粒冲击速度的增大呈现幂函数规律增长,这种规律在冲击速度20m/s以上更明显;(2)在同一粒径同一冲击速度下,随着冲击角度的逐渐增大,试样的磨损呈现先急剧增大后不断减小的趋势,试样磨损量在颗粒冲击角度为30°左右时最大,而颗粒冲蚀率在20°左右时达到最大值。整个冲击角范围内,切削作用对于涂层的质量损失起主导作用。该涂层具有高弹性和高耐磨特性,使得试样表面的磨损量在大冲击角下不断减小且变化趋势越来越平缓;(3)相同质量流量、冲击速度和冲击角下,磨损量与冲蚀率随沙尘颗粒粒径大小的变化规律一致:试样的磨损量随着粒径的增大而增大,粒径大于150μm后磨损量增长变得非常缓慢;单颗粒冲蚀量随着粒径的变化规律表明相同质量流量下颗粒数目的急剧变化是该规律的主要成因。基于常用的E/CRC冲蚀模型和General冲蚀模型,结合风力机叶片涂层平板试样的冲蚀试验数据,通过最小二乘法建立了符合风力机叶片涂层冲蚀磨损特性的冲蚀率预测模型,模型中的各部分函数均拟合效果良好,且模型的预测值与相应的试验结果偏差较小。该冲蚀模型能够较好地预测风力机叶片的聚氨酯涂层材料的冲蚀速率,为风力机叶片表面在沙尘天气中的冲蚀磨损的数值模拟研究提供重要依据。

关键词：风力机聚氨酯涂层冲蚀试验平板试样冲蚀模型

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