本文關鍵詞：強超聲脈沖激勵下板非線性振動現象的電子電路模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《南京大學》 2012年

強超聲脈沖激勵下板非線性振動現象的電子電路模擬

李鵬  

【摘要】：電路系統和振動動力學系統雖屬于不同的領域,但在數學上往往歸結為相同形式的微分方程。振動動力學系統可以通過簡單低廉的電路分析,直觀地、迅速地分析出系統的工作狀態(tài)和特點,而不必求解復雜的微分方程。本文主要致力于強超聲脈沖激勵下板非線性振動現象的電子電路模擬的研究,通過電路仿真得到板的超諧波、次諧波和混沌等非線性振動現象。 本文研究工作的基礎是超聲紅外熱像技術,在第一章中簡單介紹了該技術的背景和原理,以及超聲紅外熱像技術檢測板試樣時產生非線性振動現象的研究意義和存在的問題。此外,概述了電路系統在振動動力學系統中的應用以及本文研究電路系統仿真振動動力學系統的目的和優(yōu)點。 在第二章中,簡要分析了板的非線性振動理論、板的單自由度近似方法及碰撞接觸力模型。在此基礎上,系統研究了兩自由度的碰撞-振動機械模型的理論。在模型中,超聲換能器變幅桿與板分別簡化為碰撞振子Mh和Mp,并用彈簧阻尼接觸力模型模擬變幅桿與板之間的接觸碰撞相互作用過程,得到了相應的運動方程。 在第三章中,根據電路系統與振動動力學系統運行原理的相似性,本文提出了由基本電路組成的電子電路系統來模擬上述振動動力學系統,并逐個分析了電路系統中基本運算電路的特性,最終建立了完整的研究強超聲脈沖激勵下板非線性振動現象的電子電路系統。 在第四章中,通過選擇合理的參數,進行波形的時間序列和頻譜分析,可以得到強超聲脈沖激勵下板非線性振動的超諧波、次諧波及混沌等現象。由于所有數據均通過電路中模擬電壓波形來表示,仿真數據的計算以及采集更為簡單快速。電路仿真結果表明,對于超諧波,變幅桿與板周期性的接觸碰撞作用是產生超諧波的主要原因,并且相鄰接觸碰撞時間間隔等于激勵周期。次諧波產生的主要原因是在接觸碰撞振動的過程中換能器變幅桿與板之間的間歇性接觸力脈沖,不同的彈跳碰撞周期導致板出現不同分頻比的次諧波振動現象。而板的混沌振動是由變幅桿和板之間不穩(wěn)定且無規(guī)律的接觸力作用引起的。在仿真模擬中將計算參數連續(xù)變化時,對金屬板的速度頻譜響應進行了分析,可以看到超諧波、次諧波以及混沌等在參數變化時出現相互轉化的現象。 最后對全文的研究工作進行了總結。 在附錄中,給出在研究生學習期間,對基于熱傳導理論而建立的激光輻照無限長移動平板的三維模型的研究工作,并采用有限元方法數值計算了平板表面瞬態(tài)溫度場分布,得到了研究的初步結果。其中,在研究移動平板上下表面瞬態(tài)溫度場的基礎上,考慮板材料的熱物理參數依賴于溫度、板表面的熱輻射及對流等因素,計算了上述因素及移動速度對溫度場的影響,并進一步討論了激光半徑對溫度場的影響。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：O322
【目錄】：

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