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激光超声导波分频段时域滤波及频率波数域逆时损伤成像骆英;陈力;徐晨光;许伯强【摘要】构建了一个激光激励和激光多普勒扫描拾振的完全非接触式超声导波损伤检测实验平台,实现对结构中超声导波场的高分辨率拾取,克服了常规接触式导波换能器致使波场检测空间分辨率低等不足.提出分频段时域滤波的方法,将激光超声宽频带信号分解为多个窄带信号以抑制频散效应,进而在无基准信号的前提下实现对损伤信号的提取;在此基础上应用频率波数域逆时损伤成像方法重构入射波场及损伤散射波场,以确定损伤边界,进而综合各窄带信号的损伤成像结果以获得更为精确的成像.仿真和实验结果表明:结合小波分析分频段时域滤波法与频率波数域逆时损伤成像方法能够实现各向同性板状结构中损伤的非接触检测,在工程实践上具有更广的应用价值.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2019(038)013【总页数】8页(P87-94)【关键词】激光超声;小波分析;超声导波;频率波数域逆时损伤成像;无损检测【作者】骆英;陈力;徐晨光;许伯强【作者单位】江苏大学土木工程与力学学院国家级高端装备关键结构健康管理国际联合研究中心,江苏镇江212013;江苏大学土木工程与力学学院国家级高端装备关键结构健康管理国际联合研究中心,江苏镇江212013;江苏大学土木工程与力学学院国家级高端装备关键结构健康管理国际联合研究中心,江苏镇江212013;江苏大学土木工程与力学学院国家级高端装备关键结构健康管理国际联合研究中心,江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TU317+.8;O347.4+1超声导波(Ultrasonic Guided Wave)检测技术因其具有传播距离远，衰减小，适合于大范围检测等优点，在对诸如平板、管道类等结构的损伤无损检测与安全性评估中有着广泛应用[1-2]。
近年来，常见的超声导波检测方法分为接触式与非接触式两类。
接触式压电换能器在激励/拾取结构中含损伤超声导波信号时，其空间分辨率受限于换能器阵列的分布尺度，同时大量的传感器易对结构刚度造成影响，进而干扰结构损伤的测试结果[3-4]。
生物软组织在脉冲激光作用下二维温升的数值模拟摘要:为研究激光作用于生物组织的热效应,基于激光与生物组织的相互作用机理,在考虑生物组织特性的基础上,建立了高斯脉冲激光作用于皮肤的有限元模型,分析了脉冲激光辐照皮肤组织时所产生的热效应,为精确预测激光诱发的组织热响应的研究提供了一种手段。
关键词:温度场皮肤光热作用有限元方法中图分类号:tb57 文献标识码:a 文章编号:1674-098x(2011)12(b)-0086-02激光在生物医学中的很多应用均与热效应有关,激光对生物组织热作用的研究日益受到越来越多的关注。
然而,生物组织结构非常复杂,既不是各向同性的均匀介质,也不同于一般工程材料中热量唯一通过热传递来进行,特别是生物组织独特的血液循环和体液循环中既有能量传递又有质量传递的特点,使生物组织的热作用变得异常复杂。
激光与皮肤等生物组织的相互作用过程,不仅与激光的参数有关,而且受组织本身的光学、热学及力学参数特性的影响[1]。
因此,在激光激发生物组织的理论研究中,很难用解析法精确求解其作用过程[2]。
有限元方法能够处理多种因素及其影响,基于商用有限元软件ansys的数值仿真技术,英国邓迪大学的a.l’etang和z.h.huang等先后发表文章探索了脉冲激光激发皮肤产生超声波的有限元模型、激光波长等参数对超声振动的影响等[3-7]。
目前国内外还没有比较完善的研究高功率脉冲激光与生物软组织作用热效应的理论模型和实验系统,文献[8]用ansys软件仿真分析了激光脉宽和光斑尺寸对超声位移的影响,但考察的皮肤是双层模型,求解精度有待进一步研究。
本文在简化模型、同时考虑到生物组织特性参数的基础上,用有限元方法数值模拟了脉冲激光与皮肤相互作用时瞬态温度场的变化,为精确预测脉冲激光诱发的生物组织热响应提供理论参考,并为在热弹条件下因激光辐照组织而激发出的超声波传播特性的研究提供方法借鉴。
1 热分析理论模型及方法所研究的皮肤模型从外到内可分为表皮、真皮和皮下组织三个组成部分(图1),假设各层为各向同性同质材料,长为20mm,其它有关参数如表1所示,h、k、ρ、c分别表示各层组织的厚度、热传导率、密度和比热容。
超声冲击处理对高强钢焊接接头残余应力影响的数值模拟袁奎霖;角洋一;杨海天;洪明【摘要】Ultrasonic impact treatment (UIT) is an efficient post-weld fatigue improvement technique, which applies mechanical impacts in combination with ultrasonic oscillations into welded joints and plastically deforms the weld toe, consequently introducing beneficial compressive residual stress in the region of the weld toe. In order to evaluate the effect of UIT on welding residual stress, a novel 3D numerical analysis approach including thermo-mechanical welding simulation and dynamic elastic-plastic FE analysis of ul-trasonic impact treatment process for welded joints was proposed. In the FE model, the actual process pa-rameters and ultrasonic-induced material softening, which was appropriately adjusted to fit experimental re-sults, were considered. The predicted residual stress distributions before and after UIT in the non-load-car-rying cruciform joints of AH36 shipbuilding high-strength steel were compared with experimental results,showing a fairly good agreement with each other. In addition, the influence of static preloads on the re-distribution of UIT-induced residual stress was also discussed.%超声冲击处理(UIT)是一种有效的焊后改善焊接接头疲劳性能的工艺措施,其借助机械撞击和超声振动的共同作用,使焊趾表面产生塑性变形从而引入有益的压缩残余应力.为评价UIT技术对焊接接头残余应力的影响,该文提出了一套新的数值分析方法,包括焊接数值模拟及随后的超声冲击处理过程的动态弹塑性有限元分析.在有限元模型中考虑了实际的工艺参数和超声促成的材料软化效应.以船用高强钢AH36非承载十字焊接接头为研究对象,将预测的超声冲击处理前后的残余应力分布与实验结果进行对比,两者有较好的吻合.在此基础上,探讨了静态预载荷对超声冲击处理态残余应力再分布的影响.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2017(021)008【总页数】9页(P1009-1017)【关键词】超声冲击处理;超声软化;焊接残余应力;预载荷;有限元分析【作者】袁奎霖;角洋一;杨海天;洪明【作者单位】大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室船舶工程学院,辽宁大连 116024;横滨国立大学工学府,日本 240-8501;横滨国立大学工学府,日本240-8501;大连理工大学工程力学系,辽宁大连 116024;大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室船舶工程学院,辽宁大连 116024【正文语种】中文【中图分类】TB55在船舶大型化和轻量化的发展趋势下，船舶建造中高强钢的用量将持续增加。
激光在铝板中激励Lamb波的多参量数值模拟刘增华;曹丽华;冯雪健;何存富;吴斌【摘要】The effects of the parameters of laser and aluminium plate on laser-induced Lamb waves in aluminium plates are analyzed by using finite element method.Through the establishment of axis-symmetry laser radiation model, transient temperature field distribution under different laser energy is calculated.Research results show that surface material will be damaged when the laser energy is too high.Therefore, laser energy should be controlled to be lower than material damage threshold value.While laser energy is fixed, plate thickness and laser beam radius are changed, it is found that excitation rate of Lamb waves increases and signal spectra band broadens and spectral component becomes richer when laser beam radius decreases.%运用有限元方法,分析了激光参量和铝板参量对铝板中激光激励Lamb波的影响.通过建立轴对称的激光辐射模型,计算出不同激光能量下的瞬态温度场分布.研究结果表明,激光能量过高会使铝板表面损伤,应控制激光能量,使其低于材料损伤阈值.随后固定激光能量,改变铝板板厚和激光光斑半径的大小,发现光斑半径减小时,Lamb波激发率提高,频带变宽,所含的频谱成分更丰富.【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2017(039)007【总页数】6页(P12-17)【关键词】激光;有限元;Lamb波;频谱;铝板【作者】刘增华;曹丽华;冯雪健;何存富;吴斌【作者单位】北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京 100124;北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京 100124;北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京 100124;北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京100124;北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京 100124【正文语种】中文【中图分类】TB551;TG115.28激光超声具有非接触、远距离激发、瞬时、频带宽等特点，在无损检测领域得到越来越广泛的应用[1-4]。
大跨度桥梁抗震分析中的整体有限元法及其应用目录一、内容概要 (2)1. 桥梁工程的重要性 (2)2. 抗震分析的意义与挑战 (3)二、有限元法概述及其在桥梁抗震分析中的应用 (4)1. 有限元法基本概念与原理 (6)1.1 有限元法定义与发展历程 (7)1.2 基本原理与计算步骤 (8)2. 有限元法在桥梁抗震分析中的应用现状 (9)2.1 应用范围及优势 (10)2.2 存在的问题与挑战 (11)三、大跨度桥梁整体有限元建模与分析方法 (13)1. 整体有限元建模流程 (14)1.1 模型建立前的准备工作 (15)1.2 模型建立过程及参数设置 (16)1.3 模型验证与校准 (17)2. 大跨度桥梁整体分析方法 (19)2.1 静力分析方法 (21)2.2 动力分析方法 (22)2.3 抗震性能评估指标 (23)四、大跨度桥梁抗震分析中的关键技术与策略 (25)1. 地震波输入与选择 (27)1.1 地震波特性分析 (28)1.2 地震波输入方法比较与选择 (29)2. 结构损伤评估与修复策略 (30)2.1 结构损伤识别技术 (32)2.2 损伤程度评估方法 (34)2.3 修复策略与建议 (35)一、内容概要本文档主要介绍了大跨度桥梁抗震分析中的整体有限元法及其应用。
整体有限元法是一种将结构划分为多个单元，通过离散化的方法对整个结构进行建模和求解的方法。
在大跨度桥梁抗震分析中，整体有限元法具有较高的计算精度和效率，能够有效地模拟桥梁在地震作用下的响应过程，为桥梁的抗震设计提供有力的支持。
本文档首先介绍了大跨度桥梁的基本结构特点和抗震要求，然后详细阐述了整体有限元法的基本原理、方法和步骤，包括单元划分、刚度矩阵和边界条件设置等。
通过实例分析，展示了如何运用整体有限元法对大跨度桥梁进行抗震分析，以及如何根据分析结果优化结构设计，提高桥梁的抗震性能。
对整体有限元法在大跨度桥梁抗震分析中的应用前景和技术发展趋势进行了展望。
构造应力场模拟——有限元理论、方法和研究进展张胜利【摘要】采用有限元数值模拟方法对构造地质问题进行描述和定量化求解是当前地质学领域的研究的一个热点,在近10年以来取得了重要进展,形成了比较完整的理论和技术体系,并在一些典型的地质构造带获得了重要的研究成果.本文以有限元数值模拟方法理论作为出发点,总结分析了国内外有限元数值模拟方法在构造应力场领域的研究进展情况和技术方法,并讨论了其目前存在的问题和未来发展方向.【期刊名称】《地震工程学报》【年(卷),期】2010(032)004【总页数】6页(P405-410)【关键词】构造应力场;数值模拟;有限单元法【作者】张胜利【作者单位】五邑大学信息学院,广东,江门,529020;中科院广州地化所,广东,广州,510640【正文语种】中文【中图分类】P315.12Abstract：The Finite Element Method（FEM）has been used in the study of tectonic stress field for a long time，and the essence of numerical modeling has been adopted to the well－established numerical methods of multidisciplinary acknowledge including mathematics，physics andmechanics for studing characters of geological tectonics.In the last decade，great advances have been made on the numerical simulation method，not only an integrated theory has been built up，but also some significant results have been born from several typical tectonic belts.So the FEM becomes one of the most important numerical methods in the study of tectonic stress field.In this paper，taking theory of FEM as a springboard，the new progress and methods in this field at home and abroad is summarized and analyzed.Some problems and prospect of the researching on the field is also given.Key words：Tectonic stress field；Numerical model；Finite element method地壳中的各种地质构造都是岩石受力发生变形的产物，它们的产生和发展必然也受力学规律的支配。
智能材料结构中力与多物理场耦合理论及结构损伤/断裂理论本研究方向的成员主要基于多物理场理论和超声波相关理论技术，利用新型的微纳米级的铁电功能材料，创新地提出了针对各类材料与结构（尤其是航空材料结构）中的毫米级的损伤进行的检测和监测相关理论与技术。
团队形成了较强的凝聚力和良好的学术风气，产生了较高水平的科研成果，以下为研究骨干在近几年以来已完成的代表性阶段成果：（1）超声相控阵损伤检测中PFC换能器的研究项目负责人：骆英研究骨干：王自平、赵国旗、韩伟、虞波研究了PZT、PMN－PT等系统压电陶瓷的组成、制备技术和性能，创新地提出了用有序生长制备技术制造压电纤维复合材料及智能驱动/传感器件的新方法。
建立了一种基于新型PFC相控阵超声驱动/传感器件的超声相控阵检测系统，并成功应用于金属结构和混凝土结构的损伤检测，研制了接近国际水平的相控阵超声检测系统的原型机。
PFC片状驱动/传感器用于金属结构检测的PFC超声相控阵换能器用于混凝土结构检测的超声相控阵换能器d 、a 、N 变化时的指向性分析阵元参数变化时的波场分析基于PFC 超声相控阵驱动/传感器件的相控阵检测结果 （2）基于声发射(AE)技术的结构损伤检测方法研究骨干：骆英、顾爱军、Adudrum Marfo 、刘红光、欧晓林AE 技术作为一项独特的无损检测方法在各工程领域发挥着巨大的作用，在土木工程领域也显示出巨大的潜力。
研究了钢筋与混凝土间粘结滑移的声发射特性,并开始应用于预应力混凝土结构、钢结构、玻璃幕墙等结构的无损检测中，研究将数字图像相干法(DIC)与AE监测技术相结合，进一步验证损伤监测的准确性，为工程结构声发射检测中利用AE特性进行损伤识别奠定了基础。
CFRP碳纤维加固混凝土开孔板损伤监测桥梁声发射检测声发射与DIC检测方法比较试验装置基于Gabor小波变换理论的声发射无损检测及信号处理技术a) b) c) d)利用DIC方法测得的水平应变场判断混凝土裂缝的形成和扩展a)、b)、c)，应变场的演化，d)宏观裂缝（3）基于新型应变梯度传感器的结构损伤监测技术项目负责人：骆英研究骨干：徐晨光、李康、桑胜、王晶晶、李兴家在近10年跟踪前沿研究新型铁电功能材料及智能器件的基础上，揭示微米级挠曲电材料的力/电能量转换关系，基于微米级挠曲电结构对微损伤尖端附件的应变梯度极其敏感的特性，研制用于监测结构损伤的新型应变梯度传感器，实现在线监测损伤导致的应变梯度，进而达到超前监测结构中应力集中区域损伤的萌生。
