基于压电陶瓷传感器的应力波传播试验

为研究应力波在管道中的传播特性,了解应力波在管道传播中其能量变化与传播距离之间的关系,并验证压电陶瓷材料应用于应力波管道检测的可行性,以粘贴在管道上的压电陶瓷片作为信号激励器或接收器,通过监测不同位置处压电陶瓷接收器的输出电压,计算出各接收器输出电压的峰值。引入衰减指标这一概念作为应力波因子,并利用小波包能量法计算出应力波衰减指标,分析应力波衰减指标与传播距离之间的关系。研究结果表明,应力波在管道中传播时,距离激励器越远的接收器所接收到的应力波电压峰值越小,应力波能量衰减指标越大,说明随着应力波传播距离的增大,应力波能量不断减小,出现衰减。     

液体物理性质对微孔压电超声雾化效果的影响

为明确液体物理性质等对微孔压电超声雾化效果的影响,搭建微孔压电超声雾化效果测试系统,测量液体的表面张力、黏度、微孔直径、驱动频率、驱动电压等对压电微孔超声雾化雾滴粒径、雾化流量的影响,并分析雾化效果的变化趋势。结果表明,随着表面张力的增大,雾滴粒径和雾化流量均增大。随着黏度的增加,雾滴粒径增大,雾化流量减小。雾滴粒径和雾化流量随着微孔直径的增大而明显增大,随着驱动频率的增大呈先增大后减小的趋势,随着驱动电压的升高而先增大后减小。雾化流量达到峰值所对应的驱动频率与雾滴粒径达到峰值时基本吻合,液体的动力黏度越大,雾化所需的功率越大。黏度大的液体可通过增大雾化片微孔直径或提高驱动电压实现微孔压电超声雾化。     

方钢管再生混凝土短柱轴压力学性能有限元分析

为进一步探讨方钢管再生混凝土轴压短柱的力学性能,在试验研究的基础上,采用非线性有限元软件ABAQUS对试验短柱的荷载-位移曲线进行了数值模拟,验证了有限元分析模型的正确性。将钢材强度、再生骨料取代率和钢管壁厚度作为变化参数,用该模型对方钢管再生混凝土短柱轴压力学性能进行了非线性分析。研究表明,钢材强度对试件荷载-位移曲线幅值与形状均有影响,提高钢材强度会增大试件极限承载力,而曲线下降段更平缓;再生骨料取代率主要影响试件极限承载力,随着再生骨料取代率的增大,极限承载力略有减小;钢管壁厚度对试件荷载-位移曲线的影响较大,随着钢管壁厚度的增大,试件极限承载力和加载初期刚度均有所增大,但试件延性变化不大。     

钠过量0.94(K0.5Na0.5)NbO3-0.06LiNbO3 无铅压电陶瓷显微结构和电学性能的研究

采用固相合成法制备了0.94(K_(0.5)Na_(0.5+x))NbO_3-0.06LiNbO_3无铅压电陶瓷,并对钠过量对陶瓷的晶体结构、显微形貌、电学性能的影响进行了研究.XRD测试结果显示,所研究的所有陶瓷样品均为单一钙钛矿结构,而且在室温下均为正交相和四方相两相共存.当x=0.01时,陶瓷具有最优的压电性能,其压电常数d33、相对介电常数εr、平面机电耦合系数Kp和厚度机电耦合系数Kt分别为255pC/N,850,0.46和0.42.研究结果可以为KNN基压电陶瓷的结构和性能调控提供有益的参考.     

超声电机的激励方法及应用研究

对超声电机激励方法开展研究,有利于电机结构的优化与性能的提升。研究得出,增大压电陶瓷的厚度,或减小压电陶瓷的激励面积,可以获取更大的机电耦合效率。动态电阻和动态电容变小可以降低电机内部的机械损耗,提高机械品质因子。将接触刚度、介电损耗和机电耦合系数均考虑在内进行计算,设计出性能更佳的超声电机。通过应用分析可知,改善定子振动模态和结构尺寸,能够提高定子有效机电耦合系数,有利于降低电机的电源功耗,提高电机效率。     

压电粘弹性微梁的粘附分析

以处于粘附状态下的压电粘弹性微梁为研究对象，通过引入参数剥离数表示其粘附特征，分析了压电电压、粘弹性参数和几何参数对处于粘附状态下压电粘弹性微梁剥离数的影响.结果表明，压电电压能有效提高微梁的剥离数，这给通过压电电压修复已处于粘附状态的压电微梁提供了理论依据和参考.同时，微梁的几何参数对微梁的剥离数也有着重要影响，这对微梁的设计造成了一定的限制.     

压电智能传感器力学模型的建立及数值模拟

以单片压电陶瓷（如锆钛酸铅,简称PZT）晶体、粘贴式和埋入式压电传感器为研究对象,从压电本构方程和结构动力学的振动原理出发,采用集总质量法推导出PZT传感器正压电效应的电荷表达式及等效刚度表达式,建立粘贴式和埋入式PZT传感器的简化力学模型,得到考虑多参数影响的电荷表达式。考虑黏结胶层阻尼吸收能量的作用,建立了胶层阻尼效应影响的传感模型,并求得压电传感器的电压表达式。数值模拟结果表明：在PZT传感模型中,利用压电方程和振动方程联合求解可以快速得到PZT的传感信号,而且PZT片的电压输出特性与作用力的大小及黏结胶层有关。通过测量和分析PZT传感器输出电信号峰值与频率的变化,并与数值分析结果进行对比,证明了运用所建立的传感模型能够有效地模拟检测PZT的正压电规律。     

考虑横向剪切和转动惯量效应的多层压电层合壳中波的传播

研究了考虑横向剪切及转动惯量效应影响的正交各向异性压电层合壳中的波传播规律。利用Cooper-Naghdi壳体理论建立了波在压电层合壳中传播方程，通过求解特征值得到并讨论了波在压电层合壳中传播特征曲线，分析丁不同的压电层数和厚度比对特征曲线的影响。该方法可用于不同层数、不同厚度、不同母体材料层的壳体中波传播的研究。     

双稳态压电悬臂梁发电系统的动力学分析

双稳态压电悬臂梁发电系统由于其自身在发电效率方面的优越性,受到了科研人员的广泛关注。为了研究该系统的相关特性,首先建立了等效的周期激励和随机激励作用下双稳态压电悬臂梁俘能系统的数学模型;其次通过龙格-库塔法,得出系统在单势阱和双势阱内振动响应的振幅、输出功率和电压等计算结果;并分析了双稳态系统工作过程中出现的随机共振现象,得到它们的变化规律及特性;通过将这些数值计算结果进行分类对比分析,显示了双稳态压电俘能系统在激励响应幅值、频率响应范围和输出功率等方面的优越性。以上研究结果为优化双稳态压电悬臂梁俘能器的设计和应用提供了理论依据。     

刨花形态对麦秸板物理力学性能的影响

【目的】对不同形态刨花压制麦秸板的主要物理力学性能进行比较和分析,为刨花原料的选择、板材制造工艺的改进提供理论指导。【方法】以聚合异氰酸酯为胶黏剂,采用不同加工方式（劈裂机加工和刨片机加工）及不同尺寸（经＞1～≤2 mm、＞2～≤4 mm、＞4～≤8 mm孔径筛分的3个等级的长料、短料）的麦秸刨花压制非定向的单层板材,根据林业行业推荐标准《LY/T 2141-2013定向结构麦秸板》的要求测试板材的物理力学性能,利用X射线断面密度测试仪分析刨花尺寸对麦秸板断面密度的影响。【结果】劈裂机加工的长料中,＞1～≤2 mm、＞2～≤4 mm、＞4～≤8 mm的麦秸刨花占75%左右,环式刨片机加工的短料中则为90%左右,刨片机加工的刨花中尺寸较小的刨花多于劈裂机加工刨花。长料的板坯压缩率为11.6,约为短料的1.3倍。随着筛孔孔径的增加,长料、短料的堆积密度减小,板坯厚度增加,压缩率也随之增加。在试验条件下,长料制得板材的抗弯强度与抗弯弹性模量分别为43.68 MPa和4.47 GPa,均约为短料的1.3倍,内结合强度为0.42 MPa,约为短料的74%;长料压制的麦秸板的24 h吸水厚度膨胀率和24 h吸水率分别为16.92%和60.64%,均高于短料,但后者差异不显著;长料板材的2 h吸水厚度膨胀率和2 h吸水率均高于短料板材,但差异均不显著。随着麦秸刨花长细比的增大,长料和短料中不同尺寸刨花压制麦秸板的抗弯强度与抗弯弹性模量均呈增大趋势,内结合强度均呈下降趋势,24 h吸水厚度膨胀率和24 h吸水率逐渐增大。不同尺寸麦秸刨花压制板材的密度均在厚度方向呈“面高芯低”式的“U”形分布。刨花尺寸对麦秸板断面密度的影响并不明显,可能是因为刨花尺寸相对较小,其影响相对较弱。【结论】长料各筛层刨花所压制的板材性能变化幅度较短料大。在实际生产中,建议将长刨花作为表层原料以提高板材的抗弯强度和抗弯弹性模量,将短刨花作为芯层原料以提高其内结合强度和尺寸稳定性。     

马铃薯相对分离筛运动位移分析与分离筛性能试验

为解决摆动分离筛薯土分离机理不明确,分离筛参数匹配不尽合理的问题。通过田间试验,获得了无土和有土筛面上马铃薯相对分离筛的位移随曲柄转速、筛面倾角和机器前进平均速度等参数的变化规律,以及分离筛性能指标随参数的变化关系。试验结果表明:马铃薯相对分离筛位移的波动幅度随着曲柄转速的升高而先增大后减小,筛面倾角越大马铃薯相对分离筛位移的波动幅度越小,机器前进平均速度越大位移的波动幅度越大;有土筛面上马铃薯相对分离筛位移的波动幅度较无土筛面上马铃薯位移的波动幅度大;明薯率和破皮率随着曲柄转速的增加而先增大后减小,随着筛面倾角的增大而先减小后增大;机器前进平均速度对明薯率影响不明显,破皮率随着机器前进平均速度的增加而先减小后增大。     

工业大麻杆结构材的力学性能研究

以工业大麻杆为原料制备大麻杆层积材和细木工板，研究不同厚度、皮部结构和不同施胶量对其力学性能的影响，探索制备大麻杆结构材的工艺参数。结果表明：随着厚度的增加，大麻杆层积材的力学性能整体呈下降趋势；皮部结构对层积材的弹性模量有改善作用，但对层积材的静曲强度产生不利影响；随着施胶量的增加大麻杆层积材的弹性模量呈现先减小后增大的趋势，静曲强度呈先增大后减小的趋势。细木工板的静曲强度和弹性模量随着厚度的增加其变化规律不明显，皮部结构能提高细木工板的弹性模量，但对细木工板的静曲强度有不利影响。     

液滴荷电特性对水稻叶片表面接触角的影响

针对水稻叶片表面润湿性较差,喷洒作业时的药剂液滴容易从叶片表面滚落,药液利用率低的问题,研究液滴荷电特性对水稻叶片(倒二叶)表面接触角的影响。通过试验,研究荷电电压大小、电荷极性、电极环材料、电极环内径、NaCl含量等参数对水稻叶片表面接触角的影响。结果表明,随着荷电电压的增大,液滴在水稻叶片表面接触角整体呈先减小后增大的趋势,接触角在荷电电压为±4 kV时达到最小值;荷电正负极对水稻叶片表面接触角有明显影响,总体来说,液滴带负电荷时与水稻叶片表面的接触角较小;同种材料电极环条件下,随着电极环内径增大,液滴在水稻叶片表面接触角呈逐渐减小趋势;随着NaCl含量增大,液滴在水稻叶片表面接触角呈先减小后增大的趋势,不同品种水稻存在最佳的NaCl含量使接触角达到最小值。表明,通过调整液滴的荷电参数来减小液滴在水稻叶片表面接触角是可行的,对农药的高效利用具有重要参考意义。     

再生骨料透水混凝土性能的研究

随着再生混凝土和透水混凝土的应用越来越广泛,同时集中二者优点的再生骨料透水混凝土应运而生,其在公园道路、绿化工程及护坡护岸中有着广泛的应用前景。本研究通过试验分析了水灰比和粒径对再生骨料透水混凝土28d抗压强度、有效孔隙率和透水系数的影响程度和趋势。结果表明:透水系数和孔隙率呈现出大致相同的规律;随着粒径的增大透水系数和孔隙率增加,抗压强度随着粒径的增大而逐渐降低;水灰比则要与骨料之间达到一个平衡才能在骨料表面形成薄厚均匀的砂浆层,这样才可以同时满足强度和透水系数的要求。通过设计的正交试验,研究透水混凝土在不同水灰比和不同粒径下的性能指标变化情况,得出了透水系数和28d抗压强度较好时所对应的粒径和水灰比。。     

电激励信号对果品电参数的影响

研究了电激励信号的频率和电压对苹果、猕猴桃和梨电参数的影响。结果表明,随着电激励信号频率的增大,果品的电容、电阻以及损耗角正切值均减小;当信号电压小于电压临界值时,果品的各项电参数值基本保持不变,但当信号电压大于该临界值时,随着电压的增大,果品的电容和电阻值减小,损耗角正切急剧增大。不同果品的电压临界值不同,10kHz信号频率下,苹果、猕猴桃和梨的电压临界值分别为0.8,1.8和1.4V。     

东北黑土区农田土壤有机质的空间变异性及适宜样本容量研究

利用经典统计学和地统计学方法研究64 m×64 m、80 m×80 m和112 m×112 m取样面积土壤有机质含量的空间变异特征及其适宜样本容量。结果表明,不同取样面积土壤有机质含量均具有中等变异程度,随取样面积增加,土壤有机质含量平均值先增加后降低,变异程度逐渐增加,但两者变化幅度较小;不同取样面积空间相关范围分别为66.69、85.02和12.00 m,空间相关性均为中等,随取样面积增加,空间相关范围先增加后减小,空间相关程度先降低后增加;精度系数相同时,随取样面积增加,适宜样本容量逐渐增加,但增加幅度较小,取样面积相同时,随精度系数增大,适宜样本容量逐渐减小,且减小幅度较大。     

运行不同的RPWM方案时Buck变换器的动态响应

通过改变频率,占空比和ＲＰＷＭ方案检测ＲＰＷＭ对Ｂｕｃｋ变换器的影响,证实一种减少ＤＣ变换器的噪声和电磁辐射的有效方法。结果显示了系统工作在不同的参数条件下,输出电压中纹波电压幅值和噪声电压幅值的变化规律。最后分析了归纳了实验结论。     

城市绿色空间对周边热环境的降温规律

以北京市五环范围内的27处城市绿色空间为研究对象,利用遥感技术与地理信息技术,探究城市绿色空间的降温规律。结果表明,降温幅度与降温距离随着绿色空间面积与周长的增大而增加,随绿地形状指数的增加而减小。随着周围建设用地NDBI值的增大,降温幅度逐渐增加。针对影响降温幅度的各个因素,建立了多元线性回归模型。     

一种新型逆变电源并联下垂控制方法

一种基于下垂方法的不需要各单元之间控制连线的新型逆变器并联控制器,其控制算法使每个逆变器输出电压的幅值和相位分别随着其输出功率的无功分量和有功分量的增大而减小.与传统下垂方法不同,在下垂曲线的设置上使下垂斜率随着输出功率的增大而增大,保证了逆变器能在各种功率条件下都能有很好的均流效果.通过在Matlab上的仿真和试验验证,证明了这种方法的正确性.     

基于压电阻抗技术的油气管道健康监测系统构建

在不影响管道生产运营的前提下,必须寻找一种有效途径对油气管道的损伤进行实时监测。提出了基于压电阻抗技术的油气管道健康监测系统构建框架,详细介绍了系统的关键模块及其功能,并对建立系统的预期成果进行了总结。利用压电阻抗技术构建油气管道健康监测系统的预期成果主要包括以下几个方面：建立压电片一粘结层一管道的耦合智能结构模型;利用压电阻抗分析仪进行多路数据处理;远程数据传输与信号去噪技术;实现油气管道损伤的在线监测;事故报警与管道维修养护提醒;建立管道安全运行的智能化管理系统。