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新型零泊松比蜂窝结构的等效弹性参数分析

机械设计与制造 2023年

作者：孙士勇高飞杨睿张雯大连理工大学机械工程学院精密与特种加工教育部重点实验室

在四角星形蜂窝结构的基础上，提出了一种新型零泊松比蜂窝结构。采用结构基因方法分析研究了蜂窝结构的等效弹性参数，并对结果进行了精细化模型有限元仿真验证；进而分析了蜂窝结构单胞尺寸参数对于结构等效弹性参数的影响。结果表明... 详细信息

在四角星形蜂窝结构的基础上，提出了一种新型零泊松比蜂窝结构。采用结构基因方法分析研究了蜂窝结构的等效弹性参数，并对结果进行了精细化模型有限元仿真验证；进而分析了蜂窝结构单胞尺寸参数对于结构等效弹性参数的影响。结果表明，结构基因法在进行蜂窝结构等效弹性参数预测时具有较高的正确性与效率性；蜂窝结构尺寸参数对结构的等效弹性参数影响很大，与原材料模量相比，蜂窝结构的面内模量会降低1-2个数量级。最后，通过与四角星形蜂窝结构进行对比发现，新型蜂窝结构可以保证较为稳定的零泊松比特性，而且在面内变形能力以及抵抗面外变形能力优于四角星形蜂窝结构，具有在变体飞机中的良好应用前景。

关键词：蜂窝结构等效参数结构基因零泊松比变体飞机

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声学超材料等效参数测量的教学实验设计

实验室研究与探索 2023年第12期42卷 11-14,72页

作者：张婷张秀再南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044

针对声学超材料(AMs)等效参数测量问题,设计了一种“Four-load”测量方法,并结合S-参数反演,计算等效声学参数(密度、体积模量、折射率和声阻抗)。该教学实验以Mie共振单元为实验对象,包含声信号的生成、传输、采集以及处理过程,结合理... 详细信息

针对声学超材料(AMs)等效参数测量问题,设计了一种“Four-load”测量方法,并结合S-参数反演,计算等效声学参数(密度、体积模量、折射率和声阻抗)。该教学实验以Mie共振单元为实验对象,包含声信号的生成、传输、采集以及处理过程,结合理论仿真结果探讨超常规的声学特性。结果表明,实验结果与理论仿真结果相符。

关键词：声学超材料等效参数 Four-load测量方法 S-参数反演

石英晶体谐振器等效电参数的检测方法与测试电路研究

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石英晶体谐振器等效电参数的检测方法与测试电路研究

作者：杨卓坪华中科技大学

学位级别：硕士

石英晶体谐振器被广泛的运用于电子行业,为各种电子设备提供稳定的系统时钟,相较于由分立器件组成的谐振电路,石英晶体谐振器可达到很高的频率且具有很高的频率稳定度。石英晶体谐振器的电路特性可由BVD等效电路描述,其中包括动态电容... 详细信息

石英晶体谐振器被广泛的运用于电子行业,为各种电子设备提供稳定的系统时钟,相较于由分立器件组成的谐振电路,石英晶体谐振器可达到很高的频率且具有很高的频率稳定度。石英晶体谐振器的电路特性可由BVD等效电路描述,其中包括动态电容、动态电阻、动态电感和静态电容。这些等效电参数反映石英晶体谐振器的谐振特性,与其结构与生产工艺相关。准确测量这些等效电参数对石英晶体谐振器的结构设计与生产工艺设计有重要的指导意义,但现有的测量方法常采用一些近似过程,存在着理论误差。针对这一问题,进行了如下的研究工作:(1)通过理论推导的方法,提出了一种基于阻抗模-频率的无理论误差的BVD等效电参数计算方法。使用SPICE仿真验证了该方法,并使用了另一种无理论误差的计算方法进行对比。结果表明,本方法计算结果准确,并且在BVD等效电路的Q值小于600、不存在两个零相位频率点时,依然能计算出所有等效电参数。(2)实际测量中使用250B测试系统作为对比,对4组不同谐振频率的石英晶体谐振器进行了测试,利用拟合优度R评价等效电参数的计算曲线对测量曲线的拟合程度。结果表明使用本文方法所得的等效电参数对测量曲线的拟合优度R均大于0.99,相比250B测试的电参数对测量曲线的拟合程度更好。(3)设计了一种测试电路以测量石英晶体谐振器的阻抗-频率曲线。使用MATLAB建模仿真对信号处理模块进行了理论验证,在此基础上设计了测试电路的原理图、PCB的布局与布线,并且完成了测试电路的软件设计。使用该测试电路对5个不同谐振频率的石英晶体谐振器进行了测量。结果表明测试电路可较准确地获得相应的阻抗-频率曲线。

关键词：石英晶体谐振器 BVD等效电路等效参数测量方法

基于电磁超材料的两种等效参数提取算法的比较分析

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物理学报 2013年第4期62卷 256-261页

作者：丁敏薛晖吴博孙兵兵刘政黄志祥吴先良安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室合肥230039 合肥师范学院物理与电子工程系合肥230061

基于传统反演算法和Kramers-Kronig关系改进算法,分别提取弱耦合和强耦合超材料渔网结构模型的等效参数,并对两种算法的有效性及普适性进行了探讨.理论分析及计算结果表明,传统的反演算法可以准确地反演弱、强耦合情形下电磁超材料结构... 详细信息

基于传统反演算法和Kramers-Kronig关系改进算法,分别提取弱耦合和强耦合超材料渔网结构模型的等效参数,并对两种算法的有效性及普适性进行了探讨.理论分析及计算结果表明,传统的反演算法可以准确地反演弱、强耦合情形下电磁超材料结构的等效参数,但计算复杂度较高;而基于Kramers-Kronig关系的改进算法巧妙地降低了计算的复杂度,能简单准确地提取弱耦合情形下电磁超材料结构的等效参数,但对于强耦合情形则不适用,原因在于强耦合情形破坏了Kramers-Kronig关系的解析且连续性要求.研究结果拓展了等效媒质理论并可为新的电磁超材料的设计提供理论参考.

关键词：超材料反演算法 Kramers Kronig关系等效参数

基于等效参数反演的敷设声学覆盖层的水下圆柱壳体声散射研究

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物理学报 2016年第1期65卷 237-245页

作者：金国梁尹剑飞温激鸿温熙森国防科学技术大学机电工程与自动化学院装备综合保障技术重点实验室长沙410073

应用了一种等效方法计算敷设声学覆盖层无限长圆柱壳体水下声散射特性.等效方法的核心是忽略复杂声学覆盖层内部的声学结构,将其作为具有等效材料参数的均匀阻尼层进行建模,该均匀阻尼层具有和原覆盖层相同的复反射系数.进而,应用COMSOL... 详细信息

应用了一种等效方法计算敷设声学覆盖层无限长圆柱壳体水下声散射特性.等效方法的核心是忽略复杂声学覆盖层内部的声学结构,将其作为具有等效材料参数的均匀阻尼层进行建模,该均匀阻尼层具有和原覆盖层相同的复反射系数.进而,应用COMSOL Multiphysics软件建立敷设均匀阻尼层圆柱壳体的有限元模型并求解其声散射特性.等效方法的关键是等效材料参数的获取.采用充水阻抗管实验和有限元数值实验两种方法获取声学覆盖层贴敷在与壳体具有相同厚度、相同材料背衬条件下的复反射系数,在此基础上,基于遗传算法反演材料的等效参数.研究表明,等效参数具有频变特性,且尽管等效杨氏模量和等效泊松比在频率范围内存在较大波动,但是等效前后复反射系数仍保持一致.为了验证等效方法求解壳体声散射特性的准确性,同时建立了敷设声学覆盖层壳体的完整有限元模型,将覆盖层内部声学结构进行精细建模,并求其声散射特性.结果表明,两种方法求得的形态函数符合得较好,在整个频率范围内平均误差大约为1 d B.

关键词：声散射声学覆盖层等效参数有限元方法

识别动力减振镗杆主系统等效参数的数学计算方法

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振动与冲击 2019年第6期38卷 194-198,244页

作者：何苗孙蓓蓓东南大学机械工程学院南京211189

采用动力减振镗杆是解决深孔加工颤振的有效技术途径,为设计减振镗杆内部吸振器的最优参数,需要识别镗杆主系统在吸振器安装位置的等效质量和等效刚度。针对采用实验和仿真的传统等效参数识别方法效率不高的问题,提出一种新的简单高效... 详细信息

采用动力减振镗杆是解决深孔加工颤振的有效技术途径,为设计减振镗杆内部吸振器的最优参数,需要识别镗杆主系统在吸振器安装位置的等效质量和等效刚度。针对采用实验和仿真的传统等效参数识别方法效率不高的问题,提出一种新的简单高效的数学计算方法:基于欧拉—伯努利梁理论和分段连续条件,将镗杆视为非等截面梁,建立主系统模态的数学模型,求解出固有频率和固有振型函数;再根据最大动能不变原则,推导出了主系统等效质量的求解公式;求解出镗杆主系统所有等效参数。数值仿真结果表明,新的数学计算方法可简便高效地计算出动力减振镗杆的主系统参数,从而提高动力减振镗杆的设计效率,同时也适用于其他不等截面梁等效动力学参数的求解。

关键词：动力减振镗杆等效参数数学计算方法

非对称声学超材料的各向异性反射特性及等效参数

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西安交通大学学报 2021年第1期55卷 1-9页

作者：徐宜才吴九汇西安交通大学机械工程学院西安710049

针对非对称声学超材料的异常声学特性问题,设计了材料非对称、几何非对称和共振非对称3种结构,深入研究了各向异性反射特性及等效参数的产生机理。通过仿真和实验研究了3种非对称声学超材料的声学特性,研究表明当材料非对称和几何非对... 详细信息

针对非对称声学超材料的异常声学特性问题,设计了材料非对称、几何非对称和共振非对称3种结构,深入研究了各向异性反射特性及等效参数的产生机理。通过仿真和实验研究了3种非对称声学超材料的声学特性,研究表明当材料非对称和几何非对称形成非对称共振特性时,可实现各向异性的反射相位,考虑材料损耗下还可进一步实现各向异性的反射幅值。非对称共振特性还产生了各向异性的等效参数,进而提出了改进的直接法来求解非对称声学超材料的统一等效参数,求解的统一等效参数和透射幅值存在对应关系并且满足被动材料的要求,验证了该方法的正确性。该研究结果可为设计具有零反射的声学器件提供一定的参考。

关键词：声学超材料非对称共振各向异性反射特性等效参数

高压脉冲功率源等效参数对桥箔电爆性能影响规律

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含能材料 2014年第6期22卷 828-833页

作者：韩克华周俊任西刘甜奥成刚同红海陕西应用物理化学研究所应用物理化学国家级重点实验室陕西西安710061 南通大学电气工程学院江苏南通226019

为了降低冲击片雷管起爆能量,优化高压脉冲功率源等效参数,研究了高压脉冲功率源等效参数如等效电感、等效电阻、电容量、电压等参数对金属桥箔电爆特性规律的影响,测试了金属桥箔在不同的等效参数条件下,其电爆性能的变化规律参数,计... 详细信息

为了降低冲击片雷管起爆能量,优化高压脉冲功率源等效参数,研究了高压脉冲功率源等效参数如等效电感、等效电阻、电容量、电压等参数对金属桥箔电爆特性规律的影响,测试了金属桥箔在不同的等效参数条件下,其电爆性能的变化规律参数,计算了金属桥箔的能量利用率,实验结果表明:当高压脉冲功率源储能电容容量为0.2μF,放电回路等效电感为57 n H,等效电阻为68 mΩ时,在加载电压为2.0 k V放电条件下,桥区厚度为5.0μm,尺寸为0.5 mm×0.5 mm的铜箔其爆发性能最优,有效能量利用率达到最高,为54.8%,此时桥箔的爆发时间与峰值时间最为接近,时差最小。

关键词：爆炸箔起爆器高压脉冲功率源桥箔等效参数电爆性能能量利用率

基于等效参数的三维涂层目标MCFDTD分析

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系统工程与电子技术 2006年第11期28卷 1652-1654,1667页

作者：胡晓娟葛德彪魏兵西安电子科技大学理学院陕西西安710071

为精确模拟三维有耗薄涂层问题,提出了一种新的基于等效介质参数的共形FDTD(modified con-formal FDTD,MCFDTD)方法。对于包含薄涂层的元胞,将薄涂层和自由空间用等效介质来代替;元胞中电场采样点处的介电系数和电导率的等效值,通过元... 详细信息

为精确模拟三维有耗薄涂层问题,提出了一种新的基于等效介质参数的共形FDTD(modified con-formal FDTD,MCFDTD)方法。对于包含薄涂层的元胞,将薄涂层和自由空间用等效介质来代替;元胞中电场采样点处的介电系数和电导率的等效值,通过元胞中涂层介质和自由空间所占的长度加权平均得到,而磁场采样点处的磁导系数和导磁率的等效值,则利用涂层介质和自由空间所占的面积加权平均得到。对于弯曲理想导体表面附近元胞,通过采用围线路径积分导出共形FDTD递推式,包含薄涂层的共形网格在递推式中需采用等效介质参数。涂层理想导体球的计算结果与Mie级数解的比较,说明了该方法的正确性和有效性。

关键词： MCFDTD方法等效参数有耗介质涂层目标雷达散射截面积