压电阻抗技术在焊缝裂纹监测中的应用

采用多片压电元件(PZT)粘贴在焊接铝板结构表面,用阻抗分析仪测量PZT导纳信息,研究激励频率对PZT导纳值的影响以及不同位置PZT传感器对裂纹感知的灵敏性.构建人工神经网络,对焊缝结构的缺陷进行定位.实验结果表明:PZT传感器的导纳谱能灵敏地反映结构状态的微小变化;且不同位置PZT对裂纹感知的灵敏度不同;对于同一PZT,激励频率不同,其阻抗变化量不同;提取导纳信息中表征结构健康状况的特征量作为神经网络的输入向量,训练后的神经网络可以迅速并准确地实现焊缝结构损伤的监测和定位.     

基于压电阻抗技术和BP网络的结构健康监测

以装有多个螺栓和多片压电元件(PZT)的铝梁为实验对象,研究激励频率对PZT导纳值的影响以及PZT传感器感知较近螺栓松动与较远螺栓松动的灵敏性.构建BP网络,以各个螺栓分别松动时所测得的所有压电元件的导纳值作为网络的模式样本,输入到神经网络进行训练.实验结果表明:PZT传感器的导纳谱能灵敏地反映结构状态的微小变化;且离松动螺栓近的PZT导纳谱的变化远大于离松动螺栓远的PZT的导纳谱的变化;对于同一PZT传感器,激励频率不同,其阻抗变化量不同;选取PZT阻抗值变化明显的频率点来构成神经网络输入向量,训练后的BP神经网络能够快速并精确地判断出松动的螺栓位置.     

机械螺栓连接状态监测和辨识方法研究进展

螺栓连接广泛存在于机械装配结构中.振动环境下螺栓连接的状态会发生滑动、分离甚至松脱等现象,从而严重影响结构的功能性和安全性.监测和辨识机械螺栓连接的状态是结构健康监测研究的前沿热点.首先,对螺栓连接非线性动力学问题的研究现状进行了分析,指出针对复杂螺栓连接结构的非线性动力学问题的深入研究是建立可靠的状态检测和辨识方法的基础.然后,讨论了基于振动分析的两类结构健康监测方法在机械螺栓连接中的研究进展,重点综述了基于机电阻抗的状态监测方法的原理、应用现状和不足.最后,讨论了基于非线性系统动力学理论的状态监测方法及其在螺栓连接中的研究应用情况,指出了该技术进一步发展应用的若干关键技术.     

一种获取结构界面加速度阻抗的新方法

在振动试验测量技术研究中,提出了一种获取结构界面加速度阻抗的新方法——不测力法。通过设计带有集中质量块的圆筒结构试验件,对其进行了正弦扫描试验,获得了试验件的界面加速度阻抗,通过与有限元及测力法比较,验证了该方法的有效性。     

MEMS梁膜结构流量传感器设计与实现

流量是工业检测重要参数之一。流量检测技术随着微机械电子系统（MEMS）技术的发展与应用，向着小型化、高精度、智能化的方向发展。基于MEMS技术设计了一种梁膜结合的压差式流量传感器结构，分析了其基本工作原理，采用硅微加工工艺对传感器进行了流片加工，然后对封装完成的传感器样机进行了气流和水流静态性能测试。气流测试灵敏度为0.3508mV/（ms-1）2，测试基本精度为0.5885%FS；水流测试灵敏度为41.5241mV/（ms-1）2，测试基本精度为0.9323%FS。结果表明，所设计传感器具有较高的灵敏度与基本精度，从而能完成流量信号的检测。     

谐振式飞机结冰探测传感器仿真及实验研究

为实现飞机表面积冰厚度非接触式高精度测量,建立压电传感器、铝板及冰层组成的有限元仿真模型,通过机电阻抗分析法研究了飞机结冰厚度对系统谐振频率及阻抗的影响规律,获得压电传感器设计参数;搭建地面冷环境实验平台,采用阻抗分析仪测量不同结冰温度和积冰厚度作用下的系统谐振频率.结果表明:基于压电传感器的谐振探测法能够有效测量基体...     

双层钙钛矿(Sr2-xBax)FeMoO6的结构和电磁性能研究

利用X射线粉末衍射、Rietveld结构精修技术及电、磁测试等手段分别对（Sr2-xBax）FeMoO6（0≤x≤2）的晶体结构及电磁性质进行了研究。研究结果表明：对于掺杂含量x≤1．6的（Sr2-xBax）FeMoO6样品,其电阻率温度关系呈金属性,而对于掺杂含量x≥1．7的样品,其电阻率温度关系呈半导体性。居里温度Tc在x=0．4处出现极大值。     

一种基于数字信号处理的阻抗参数测量新方法

利用数字信号处理理论与技术提出了一种阻抗参数测量新方法,即采用任意的周期信号作为测量的激励信号,激励信号的信噪比可以很低;采用高镜频抑制比的数字正交采样滤波器得到被测阻抗和标准阻抗上的电压采样序列的同相分量与正交分量,并据此确定被测阻抗参数,该方法能得到较高的阻抗参数测量精度和较宽的测量范围,并且硬件电路实现比较容易.文中给出了计算机仿真分析和硬件实现系统的实验结果,证明了新方法的有效性和正确性.     

飞机操纵系统的动态刚度及其与舵面耦合固有振动特性分析

本文在分别研究飞机操纵系统和舵面结构的动态刚度(位移阻抗)基础上,进而得到它们的(?)合固有振动特性。这一分折对飞机操纵系统设计和结构振动分析提供了十分有用的边界支持条件和设计依据。     

染料敏化太阳电池中等效电路元件指数特性阻抗研究

利用等效元件构建的等效电路是解析染料敏化太阳电池(DSC)体系中多界面反应阻抗谱和分析其内部动力学过程的重要手段。本研究基于DSC相与相间的多界面结构特性构建了一个多界面等效电路,借助Zview软件在宽范围内对DSC等效电路中常相角元件(CPE),直接或间接包含CPE的传输线元件(DX)和Nernst扩散阻抗元件(WS)中指数的性质、频响特性以及对整个DSC阻抗谱和动力学过程的影响进行了详细的模拟研究。结果表明:TCO/TiO2接触界面指数没有对DSC阻抗造成明显的影响,而TCO/EL界面、EL/Pt-TCO界面、DX传输线元件以及电解液中离子扩散阻抗WS的指数改变会造成等效元件性能的变化并对DSC电荷传输和转移动力学过程产生影响。     

低速冲击复合材料层合板的机械修补参数研究

对于铺层材料为T300/双马树脂的复合材料层合板,研究了低速冲击损伤条件下机械修补的影响因素。考虑机械修补填充效应和装配干涉量、螺栓预紧力、界面摩擦力对修补强度的影响,针对低速冲击复合材料层合板的机械修补,建立了三维的有限元模型,有限元计算结果与实验结果吻合良好,从而机械修补模型是有效的。进一步有限元计算分析表明:1)金属填充装配的干涉量存在最优值;2)摩擦系数的增大可有效地提高修补结构压缩破坏强度;3)较大模量比修补结构的强度较小;4)存在最优的螺栓拧紧力矩,在此拧紧力矩下修补件的修补强度最高。     

特征值重分析的递推算法和若干技术比较

对于利用虚材料结构的模态试验数据提取（辨识）真实材料结构的试验模态参数（简称虚材料结构试验模态）的问题,作者曾建立过一种基于动柔度的广义伽略金法（GG）和基向量组合法（DF）。为了特征值重分析的“快速性”要求,作者又得到广义伽略金法的一种退化解（DS）,其“快速性”非常好,但精度比广义伽略金法差。为了全面了解,还对若干相关方法,如GG、DF、DS和CA（combinedapproximation）等,在满足修改结构特征方程的近似性方面作了探讨,同时还就它们的数值结果进行了比较。其探讨表明,GG法的精度最好,而其余方法的精度是相同或相当的、且基本满意。这些方法在修改结构之特征方程Ku=2Mu的右边惯性项中都不同程度引入了Kirsch的近似假设,故而会引入不同程度的误差。现在要问：右边惯性载荷项的误差对方程解之精度的影响倒底有多大？为此,首次提出了一种递推算法。该递推算法的第一级递推解恰好是广义伽略金法的退化解（DS法）。递推算法的概念适用于上述各种方法。为此,作者又首次建立了CA法的递推公式。最后,该递推算法从数值上得出一个重要结论：导致右边惯性载荷项误差的“Kirsch近似假设”对特征值重分析结果的影响不严重。同时,该递推算法还能逐级减小由Kirsch的近似假设给重分析结果带来的误差。     

1200℃高温热环境下全场变形的非接触光学测量方法研究

将数字图像相关方法这一基于图像的非接触全场光学测量方法与瞬态气动热试验模拟系统相结合发展了一种用于1200℃高温环境下全场高温变形测量的新技术,为减小高温物体热辐射对数字摄像机所采集图像亮度增强的影响,采用了带通光学滤波成像技术,该技术可使图像采集系统在物体表面温度高达1200℃时仍可获得高质量的数字图像,这些图像可被...     

数字逻辑设计的冗余与检错纠错

在分析数字逻辑电路的特点及其给实现容错目标带来的困难基础上，阐述了冗余类型与可靠性设计（检错纠错）间的关系，给出了一种改进的单元加固型容错触发器结构设计。     

Analysis for Transmission of Composite Structure with Graphene Using Equivalent Circuit Model

A simple analytical method is presented to analyze the transmission of electromagnetic plane waves through multilayer stacked composite two-dimensional （2D） structures at microwave frequencies. Unlike the traditional structure, high impedance surface with graphene sheet is proposed. The structure includes graphene and thin metal patches and meshes. Simple analytical formulas are introduced for the surface impedance of graphene and for the grid impedance of electrically dense arrays of metal square patches or strips. The result of transmission proper- ties is based on the dynamic tunable model of the high impedance surface, which considers the surface conductivity of graphene layer. The transmission coefficient obtained by using the equivalent circuit method is validated against full-wave numerical simulations. The considered equivalent circuit method can be useful in the design of graphene tunable planar devices.     

锥壳结构动态特性试验分析

为得到某锥壳构件的动态特性进行了模态试验,对得到的频响函数通过最小二乘复指数和多参考最小二乘复频域等方法进行模态参数识别,识别结果与有限元计算结果进行比较,得出了锥壳结构的动态特性,通过比较识别结果,说明了模态识别方法的适用性。     

液体火箭发动机公路运输响应分析与支撑方案优选

对发动机进行合理地支撑是防止液体火箭发动机在公路运输过程中出现损伤的重要措施。采用、通用有限元软件建立了发动机和支撑结构的三维有限元模型,通过动力学分析得到了系统的固有频率和振型及频域内的动力学响应特性。通过对支撑结构刚度和垫片阻尼进行优选,并添加辅助支撑结构,有效地降低了发动机加速度响应峰值。     

空间柔性充气结构分布式光纤裂纹损伤监测方法

空间柔性充气结构作为一种航天器基本组成单元,在气闸舱、空间居住舱等领域受到越来越多关注。针对此类结构损伤状态的智能辨识,对于目前正在开展的深空与星际探测具有重要意义。为此,本文提出了一种基于分布式光纤传感器的空间充气结构裂纹损伤实时监测技术。借助ANSYS有限元分析方法,数值模拟得到含裂纹损伤的充气结构模型在不同内压载荷作用下的应变响应与分布规律。在此基础上,通过由芳纶编织而成的柔性充气结构表面布置分布式光纤光栅传感网络,实时采集不同位置与程度损伤对应的表面应变分布与变化信息。提取能够表征结构裂纹特征的辨识参量,建立光纤传感器应变响应差值与裂纹损伤长度之间的关系模型,实现裂纹损伤区域定位与损伤长度识别。研究结果表明,本文所提方法具有非视觉测量、实时性好以及多种功能复用等优点,能够为未来空间柔性充气结构服役状态辨识与在轨快速维护提供技术支撑。     

发动机操作与悬摆式配重失效浅析

航空活塞发动机曲轴上装用的悬摆式配重组件承受着巨大的离心力及微动冲击力,工作条件极其恶劣,一旦失效,将直接导致发动机内部机件(如连杆、活塞、汽缸和凸轮轴等)出现严重的二次损伤,致使发动机停车。本文阐述了悬摆减振器减振原理和配重功用,分析了发动机操作与配重组件失效之间的内在联系,由此提出具体的预防措施。     

Simulation Tools for a Fiber-Optic Based Structural Health Monitoring System

Probability of detection(POD)graphics allow for a change from qualitative to quantitative assessment for every damage detection system,and as such it is a main request for conventional non-destructive testing(NDT)techniques.Its availability can greatly help towards the industrialization of the corresponding Structural health monitoring(SHM)system.But having in mind that for SHM systems the sensors are at fixed positions,and the location of a potential damage would change its detectability.Consequently robust simulation tools are required to obtain the model assisted probability of detection(MAPOD)which is needed to validate the SHM system.This tool may also help for the optimization of the sensor distribution,and finally will allow a probabilistic risk management.INDEUS,simulation of ultrasonic waves SHM system,was a main milestone in this direction.This article deals with the simulation tools for a strain based SHM system,using fiber optic sensors(FOS).FOS are essentially strain/temperature sensors,either with multi-point or with distributed sensing.The simulation tool includes the finite element model(FEM)for the original and damaged structure,and algorithms to compare the strain data at the pre-established sensors locations,and from this comparison to extract information about damage occurrence and location.The study has been applied to the structure of an all-composite unmanned aircraft vehicle(UAV)now under construction,designed at Universidad Politecnica de Madrid for the inspection of electrical utilities networks.Distributed sensing optical fibers were internally bonded at the fuselage and wing.Routine inspection is planned to be done with the aircraft at the test bench by imposing known loads.From the acquired strain data,damage occurrence may be calculated as slight deviations from the baselines.This is a fast inspection procedure without requiring trained specialists,and it would allow for detection of hidden damages.Simulation indicates that stringer partial debondings are detected before they become critical,while small delaminations as those produced by barely visible impact damages would require a prohibited number of sensing lines.These simulation tools may easily be applied to any other complex structure,just by changing the FEM models.From these results it is shown how a fiber optic based SHM system may be used as a reliable damage detection procedure.