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TC4合金腐蚀缺陷的非线性表面波检测方法

航空动力学报 2023年

作者：苏贤金胡剑辉李少林齐红宇石多奇杨晓光航空发动机结构强度北京市实验室北京航空航天大学能源与动力工程学院

针对航空发动机压气机叶片材料TC4合金的热腐蚀问题，提出了一种基于非线性表面波的无损检测方法。首先，通过数值模拟研究了不同缺陷尺寸的非线性超声表面波的传播行为，探讨了椭球缺陷尺寸与非线性系数之间的规律，得到了非线性系数... 详细信息

针对航空发动机压气机叶片材料TC4合金的热腐蚀问题，提出了一种基于非线性表面波的无损检测方法。首先，通过数值模拟研究了不同缺陷尺寸的非线性超声表面波的传播行为，探讨了椭球缺陷尺寸与非线性系数之间的规律，得到了非线性系数与缺陷尺寸的映射关系；然后，通过建立超声检测探头楔块模型，探讨了楔块角度与长度对表面波转化效率的影响，确定了楔块的最佳尺寸；最后，设计并搭建了非线性超声检测系统，对数值结果进行了试验验证。结果表明，缺陷尺寸与非线性信号存在定量关系，说明可以用非线性超声系数表征材料的腐蚀损伤程度。

关键词：热腐蚀点蚀坑 TC4合金表面波非线性系数 comsol软件楔块

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不同空间方位异常体的直流电阻率法分析

科学技术与工程 2022年第2期22卷 481-487页

作者：张淼淼石显新煤炭科学研究总院北京100013 中国煤炭科工集团西安研究院有限公司西安710077

在运用电流电阻率法进行勘探时,对异常构造的实际位置准确定位以及位置偏差的校准,都能够提高其勘探效果。为了研究直流电阻率法对低阻板状异常体在空间方位上的变化,利用comsol软件进行三维半空间的直流电阻率法模拟研究。首先采用点... 详细信息

在运用电流电阻率法进行勘探时,对异常构造的实际位置准确定位以及位置偏差的校准,都能够提高其勘探效果。为了研究直流电阻率法对低阻板状异常体在空间方位上的变化,利用comsol软件进行三维半空间的直流电阻率法模拟研究。首先采用点电源对comsol软件模拟的数值解与解析解进行误差分析;然后采用单极-偶极和偶极-偶极装置对板状异常体沿不同方向旋转的电阻率变化进行研究,以及分析不同旋转方向的横向电阻率变化。正演结果表明低阻板状体绕Y轴旋转其极值两侧双峰的高低与旋转方向有很大关系,但是在沿Z轴旋转时,需旋转角度较大才有明显变化;两种旋转都随着旋转角度的增大,异常幅值也在增大;而在横向上的变化,随着绕Y轴旋转角度增加,低阻异常位置相对于真实位置有所提前,且异常范围增大;绕Z轴旋转,异常范围变化较小,位置有所提前。

关键词：直流电阻率法 comsol软件正演模拟异常体旋转变化

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钛合金裂纹尖端氢扩散影响因素分析

中国科技论文 2022年第7期17卷 815-822页

作者：杨富强闫涛西安科技大学理学院西安710054 西安科技大学机械工程学院西安710054

为了获得氢在钛合金裂纹尖端的扩散行为,提出了一种力学与氢扩散的耦合模型。在comsol软件中建立了含单边椭圆裂纹的氢扩散模型,并分析了钛合金类型、载荷和裂纹长度对裂纹尖端氢扩散的影响。结果表明:在容易发生氢脆的环境中,α型钛合... 详细信息

为了获得氢在钛合金裂纹尖端的扩散行为,提出了一种力学与氢扩散的耦合模型。在comsol软件中建立了含单边椭圆裂纹的氢扩散模型,并分析了钛合金类型、载荷和裂纹长度对裂纹尖端氢扩散的影响。结果表明:在容易发生氢脆的环境中,α型钛合金的服役时间远大于β型钛合金;施加载荷对氢扩散有促进作用;裂纹长度与氢浓度成正比,与扩散区域的面积成反比。

关键词：氢脆氢扩散钛合金裂纹尖端 comsol软件

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超声波频率对油井套管清蜡效果影响的研究

石油机械 2022年第9期50卷 100-107页

作者：张紫衡姜民政董康兴任智慧赵喆东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江省大庆市163318 中国石油勘探开发研究院

超声波清蜡工艺以其良好的工程适应性、智能化程度高及对环境污染性小等优势,近年来在我国得到了应用与推广。为了研究超声波频率对油井套管清蜡效果的影响,以Huygens-Fresenl理论为基础,建立了非点声源(超声波)声场积分模型,推导出声... 详细信息

超声波清蜡工艺以其良好的工程适应性、智能化程度高及对环境污染性小等优势,近年来在我国得到了应用与推广。为了研究超声波频率对油井套管清蜡效果的影响,以Huygens-Fresenl理论为基础,建立了非点声源(超声波)声场积分模型,推导出声压、声强及声场指向性系数的表征函数,并结合实际工况,考虑了声衰减问题;随后选取6组工业中常用的超声波频率,利用数值分析软件comsol和Matlab,分别对表征函数与声衰减现象之间的关系进行了数值计算与仿真分析。研究结果表明:在6组待测超声波频率中,频率为28、40及80 kHz的3组超声波传播性相对良好,可作为实现超声波用于油井套管(内径124 mm)内长距离清蜡作业的声波频率;声波最佳辐射角范围为-20°~20°,在此范围内同一功率下,单个换能器所产生的声强值在超声波频率为80 kHz时最大,40 kHz时次之,28 kHz时最小。所得结论可为超声波技术在油井套管清蜡领域中的应用奠定基础。

关键词：油井套管清蜡超声波声波频率声压 comsol软件表征函数

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同轴送粉TIG熔覆过程数值模拟与试验研究

兵器材料科学与工程 2023年第5期46卷 70-75页

作者：王婉婉高辉周灿丰李文龙北京石油化工学院能源工程先进连接技术北京市高等学校工程研究中心北京102617

为了研究同轴送粉TIG熔覆过程电弧的温度场、流场、电势分布及粉体颗粒运动轨迹,根据磁流体动力学理论建立了二维仿真模型,利用comsol软件对TIG熔覆电弧和粉体颗粒运动轨迹进行数值模拟。模拟结果表明:电弧形态呈钟罩形、气体流动稳定... 详细信息

为了研究同轴送粉TIG熔覆过程电弧的温度场、流场、电势分布及粉体颗粒运动轨迹,根据磁流体动力学理论建立了二维仿真模型,利用comsol软件对TIG熔覆电弧和粉体颗粒运动轨迹进行数值模拟。模拟结果表明:电弧形态呈钟罩形、气体流动稳定、粉体颗粒利用率高;为了验证仿真结果的准确性,开展了同轴送粉TIG熔覆试验。试验结果表明:焊缝平直无明显缺陷,实际电弧形态与模拟结果高度一致。通过金相显微镜对熔覆层进行观察,可以清晰地看出熔覆层内部组织均匀、致密。

关键词： TIG熔覆同轴送粉 comsol软件数值模拟显微组织

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锂电池的电化学建模研究

西南大学学报（自然科学版） 2023年第3期45卷 214-221页

作者：梁新成张志冬黄国钧西南大学工程技术学院重庆400715 西南大学人工智能学院重庆400715

锂离子电池作为电动汽车重要的储能单元,在反复的充放电过程中出现性能衰退等老化现象不可避免.本质上锂电池完成的充放电过程是持续的电化学反应,因此基于电化学建模方法比等效电路方法更为精准和可靠.本文首先从理论上阐述了电化学建... 详细信息

锂离子电池作为电动汽车重要的储能单元,在反复的充放电过程中出现性能衰退等老化现象不可避免.本质上锂电池完成的充放电过程是持续的电化学反应,因此基于电化学建模方法比等效电路方法更为精准和可靠.本文首先从理论上阐述了电化学建模的过程,然后应用comsol软件对模型进行了仿真,为验证仿真分析的可靠性,对18650锂离子电池进行了多个温度、倍率的充放电,将仿真数据与实验结果进行对比发现吻合较好,表明了电化学建模方法的可靠性较高.随着放电倍率的增大,仿真结果和实验数据吻合变差,如何在建模时考虑电池的老化、热耦合等因素以确保始终吻合良好是未来研究的内容.

关键词：锂离子电池电化学建模参数辨识 comsol软件

组合消声方式对管道排气噪声控制的数值模拟与实验研究

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组合消声方式对管道排气噪声控制的数值模拟与实验研究

作者：黄锦森温州大学

学位级别：硕士

管道广泛应用于石油废气、锅炉和汽车尾气排放等,常常伴随强烈的排气噪声。传统的管道消声是在其内部铺设吸声棉,但该方法会造成吸声棉等纤维物堵塞管道,使用过程中不易清理,维修成本较高。为解决上述传统管道消声办法带来的一系列问题... 详细信息

管道广泛应用于石油废气、锅炉和汽车尾气排放等,常常伴随强烈的排气噪声。传统的管道消声是在其内部铺设吸声棉,但该方法会造成吸声棉等纤维物堵塞管道,使用过程中不易清理,维修成本较高。为解决上述传统管道消声办法带来的一系列问题,通过优化管道结构来降低管道的噪声就十分必要。管道噪声一般可分为有气流状态(一般为湍流)噪声和无来流纯噪声两部分。其中有湍流情况下管道噪声能量较高,频率复杂,因此考虑湍流作用对于研究管道消声系统的声学性能是必要的。本文提出一种不采用吸声材料,通过不同消声结构的组合方式来降低排气消声,并利用数值模拟与实验测量相结合的方法对管道消声进行详细的研究。首先在合理的结构参数与小孔消声作用下,排气噪声声压级可降低20d B,然后再根据频谱图中的尖峰噪声设计亥姆霍兹共鸣器,通过串并联的方式进一步消声。经全消声室内管道排气噪声实验测定,设计的组合式消声器可拓宽消声频带范围,消除特定频率噪声,降低噪声总声压级25d B,研究结果可为类似喷流噪声的管道消声设计提供参考。本文主要工作内容如下:1.为研究不同的管道结构对管道声学性能的影响,本文在管道消声声学理论和流体力学基础上,设计并加工了不同出口直径的管道计算与实验模型。首先利用comsol有限元仿真软件对无来流状态下的管道模型进行了计算与分析,然后在此基础上对不同出口直径管道模型进行了有湍流状态的仿真模拟。在全消音室中对设计的消声结构模型进行排气噪声控制实验,研究不同管道直径出口的插入损失(Insertion loss)和传递损失(Transmission loss),对数值仿真进行实验验证。2.管道出口直径不变情况下,在管道喷流入口路径上安装小孔消声器,依据马大猷小孔消声理论,考虑消声器阻尼作用,合理选择穿孔板的穿孔面积、穿孔直径和穿孔率等参数。通过安装小孔消声器后的管道与原管道进行的排气噪声控制实验发现,前者优化后的消声器消声量在较宽的频率带上有了明显的改善,但是在一些特定的频率下,消声性能改善不明显。3.针对消声性能改善不明显的特定频率,依据亥姆霍兹共鸣器消声原理,本文设计了不同共振频率下的亥姆霍兹共鸣器。将共鸣器在管道外部沿声波传播方向串联,扩大消声频带范围,再沿圆周方向每隔90°并联,增加每个窄带频率上的消声量。最后组合小孔消声器、亥姆霍兹共鸣器和管道消声结构的实验研究结果表明,该组合消声管道结构能够喷流噪声有效地抑制,噪声最大可降低25dB。

关键词：消声管道小孔消声器亥姆霍兹共鸣器穿孔板喷流噪声控制 comsol软件

跨层叉指换能器对复合膜SAW器件影响的研究

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传感器与微系统 2022年第3期41卷 32-35页

作者：李志鹏孟旭王博男张超东北林业大学交通学院黑龙江哈尔滨150040

利用comsol有限元软件建立了复合膜声表面波(SAW)器件结构,并将通常使用的平面叉指换能器(IDT)更新为跨层布局形式。通过comsol软件对新结构进行了模态分析与频率响应分析,计算了机电耦合系数,研究了异性电极间距与同性电极间距的改变... 详细信息

利用comsol有限元软件建立了复合膜声表面波(SAW)器件结构,并将通常使用的平面叉指换能器(IDT)更新为跨层布局形式。通过comsol软件对新结构进行了模态分析与频率响应分析,计算了机电耦合系数,研究了异性电极间距与同性电极间距的改变对复合膜SAW器件产生的影响。结果表明:跨层IDT布局形式,可以在现有制备条件与水平不变的前提下,大幅度降低器件尺寸,提高特征频率。

关键词：声表面波复合膜结构叉指换能器跨层布局 comsol软件

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在建混凝土结构早龄期湿度场特性研究

在建混凝土结构早龄期湿度场特性研究

作者：王京昌沈阳建筑大学

学位级别：硕士

当混凝土结构处于在建期间时,混凝土往往在养护期间直接进行下一道施工工序。此时混凝土由于受到压力和环境的影响,内部湿度场会发生变化,引起混凝土内部产生不同程度的裂缝以及损伤,进而使其耐久性能、安全性和实用性大大降低。本文针... 详细信息

当混凝土结构处于在建期间时,混凝土往往在养护期间直接进行下一道施工工序。此时混凝土由于受到压力和环境的影响,内部湿度场会发生变化,引起混凝土内部产生不同程度的裂缝以及损伤,进而使其耐久性能、安全性和实用性大大降低。本文针对在建混凝土结构早龄期湿度场特性问题,对早龄期混凝土湿度场、应力场基本理论进行研究,通过试验与模拟相结合的方法对早龄期混凝土湿—力耦合机制开展研究。理论研究方面,对混凝土湿度传输过程进行归纳总结,探讨混凝土水分含量不同、水分存在形式不同以及扩散形式不同三种情况下混凝土的湿度传输过程。基于CEB-FIP规范中的湿度扩散系数,将强度与龄期关系式引入湿度扩散系数中,建立基于强度的湿度扩散系数。同时,根据Laplace方程与Kelvin方程,建立荷载作用影响下混凝土湿度扩散系数与体积应变、孔隙率等参数之间的相关性。试验研究方面,自主设计早龄期混凝土在不同极限荷载程度作用下的相对湿度测量试验,研究早龄期混凝土在极限荷载程度、养护龄期以及距表深度三种因素影响下的相对湿度变化规律。根据试验数据和非线性拟合结果提出荷载影响系数,基于荷载影响系数和养护龄期,对湿度扩散系数公式进行了修正,总结了荷载程度对于早龄期混凝土湿度扩散系数的影响规律。有限元分析方面,在已有试验基础上通过comsol软件建立早龄期混凝土湿—力耦合模型。通过与原模型进行比较,发现模拟值与试验值吻合度较好,验证了修正后湿度扩散系数的准确性和实用性。同时根据模拟结果得出早龄期混凝土在荷载程度、养护龄期、距表深度影响下的湿度变化规律。

关键词：早龄期混凝土湿度场湿—力耦合 comsol软件湿度扩散系数