基于多端口波导结构的宽频带声触发器

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作者 庞乃琦 王垠 +3 位作者 葛勇 施斌杰 袁寿其 孙宏祥 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第16期130-136,共7页

基于线性相干及相位调控机制设计制备了两类声学触发器,所设计的声学触发器由相控单元和多端口波导结构组成,其宽度与长度分别为0.32λ和0.82λ(λ为声波波长),具有亚波长结构特征.基于相控单元的相位调制及声波的线性相干机制,分别实现... 基于线性相干及相位调控机制设计制备了两类声学触发器,所设计的声学触发器由相控单元和多端口波导结构组成,其宽度与长度分别为0.32λ和0.82λ(λ为声波波长),具有亚波长结构特征.基于相控单元的相位调制及声波的线性相干机制,分别实现了T触发器和D触发器的声学逻辑功能,且相对带宽(工作带宽与工作频带的中心频率之比)分别可以达到0.23和0.22.实验测量与数值模拟的结果吻合很好.本文所提出的声触发器具有宽频带、亚波长尺寸及结构简单等特点,可为设计新型声触发器及声逻辑门提供理论方案与原理性器件. 展开更多

关键词 声超构材料 声触发器 相位调制 线性相干 波导

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声表面波渡越时间法检测黏弹性介质表面凹痕深度的研究 被引量：12

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作者 孙宏祥 许伯强 张淑仪 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期139-144,共6页

研究声表面波渡越时间法检测黏弹性介质表面凹痕的深度。基于频域动力学平衡方程,采用有限元方法分别在有表面凹痕的弹性和黏弹性介质中,建立激光激发声表面波的数值模型。研究材料的黏性引起的声表面波波速和频散的变化,对表面凹痕检... 研究声表面波渡越时间法检测黏弹性介质表面凹痕的深度。基于频域动力学平衡方程,采用有限元方法分别在有表面凹痕的弹性和黏弹性介质中,建立激光激发声表面波的数值模型。研究材料的黏性引起的声表面波波速和频散的变化,对表面凹痕检测的影响,在此基础上,根据反射和透射声表面波的传播路径及到达时间,利用渡越时间法检测黏弹性介质中的表面凹痕。结果表明:黏性引起的声表面波频散对表面凹痕检测的影响极小,采用渡越时间法检测得到的表面凹痕的位置及深度,与数值模型的设置值符合很好,从而为黏弹性介质表面凹痕的检测提供有效的理论方法。 展开更多

关键词 黏弹性介质 介质表面 声表面波 时间法 凹痕 检测 渡越 数值模型

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激光激发瑞利波检测表面倾斜缺陷的研究 被引量：16

3

作者 孙宏祥 张淑仪 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期405-412,共8页

研究激光激发瑞利波检测样品的表面倾斜缺陷。基于频域热弹耦合方程,采用有限元方法建立激光激发瑞利波检测倾斜缺陷的数值模型,研究倾斜缺陷的检测机理。数值计算含不同的长度及倾斜角度缺陷的样品中瞬态位移波形,分析瑞利波在倾斜缺... 研究激光激发瑞利波检测样品的表面倾斜缺陷。基于频域热弹耦合方程,采用有限元方法建立激光激发瑞利波检测倾斜缺陷的数值模型,研究倾斜缺陷的检测机理。数值计算含不同的长度及倾斜角度缺陷的样品中瞬态位移波形,分析瑞利波在倾斜缺陷处模式转换的过程,研究各种瑞利波的传播路径。在此基础上,研究缺陷宽度与材料黏性对瑞利波传播及缺陷检测的影响。结果表明:瑞利波在缺陷处产生的反射及透射瑞利波的到达观测点的时间可以检测缺陷位置和长度,瑞利波在缺陷的底部发生模式转换产生的切变波可以检测缺陷倾斜角度。数值结果和已有的实验结果一致,从而为表面倾斜缺陷的检测提供有效的理论依据。 展开更多

关键词 缺陷检测 检测样品 表面倾斜 激光激发 瑞利波 倾斜角度 模式转换 有限元方法

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横观各向同性材料中激光超声谱有限元数值模拟 被引量：3

4

作者 孙宏祥 许伯强 +2 位作者 徐晨光 徐桂东 王峰 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1041-1046,共6页

研究了横观各向同性材料中激光超声波的传播特征.基于谱有限元方法,建立了横观各向同性材料中激光超声的数值模型.利用谱有限元方法模拟脉冲激光作用于材料上产生超声波及其传播的过程.讨论了横观各向同性薄板的各向异性及各向同性平面... 研究了横观各向同性材料中激光超声波的传播特征.基于谱有限元方法,建立了横观各向同性材料中激光超声的数值模型.利用谱有限元方法模拟脉冲激光作用于材料上产生超声波及其传播的过程.讨论了横观各向同性薄板的各向异性及各向同性平面内超声波的传播特征,并分析了材料厚度的变化对产生超声波模态的影响. 展开更多

关键词 激光技术 超声学 谱有限元方法 横观各向同性材料

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激光声表面波检测黏弹性平板裂痕有限元模拟 被引量：4

5

作者 孙宏祥 许伯强 钱荣祖 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2010年第3期353-357,共5页

基于平面应变理论和频域动力学平衡方程,在频域中建立黏弹性平板表面激光激发声表面波的有限元数值模型.在分析材料的黏性特征对Rayleigh波传播特征影响的基础上,模拟了Ray-leigh波在黏弹性平板表面裂痕处发生的声波反射及模态转换的过... 基于平面应变理论和频域动力学平衡方程,在频域中建立黏弹性平板表面激光激发声表面波的有限元数值模型.在分析材料的黏性特征对Rayleigh波传播特征影响的基础上,模拟了Ray-leigh波在黏弹性平板表面裂痕处发生的声波反射及模态转换的过程,进而计算了表面裂痕的位置及深度.模拟结果表明,激光Rayleigh波通过表面裂痕发生了明显的反射,并相继产生了两个反射Rayleigh波RR及RS,通过研究反射Rayleigh波RR及RS产生的物理机理,可以判定其表面裂痕的位置及深度,从而为定量检测黏弹性材料表面的缺陷提供理论依据. 展开更多

关键词 激光 RAYLEIGH波 有限元方法 裂痕检测 黏弹性 数值模拟

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基于蜷曲空间结构的近零折射率声聚焦透镜 被引量：5

6

作者 孙宏祥 方欣 +2 位作者 葛勇 任旭东 袁寿其 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第24期122-130,共9页

研究基于蜷曲空间结构的近零折射率声聚焦透镜.根据近零折射率材料的声波方向选择机理,采用蜷曲空间结构为基本单元进行排列,设计具有特定入射与出射界面的几何结构,对透射声波的出射方向进行调控,实现了平面声波与柱面声波的聚焦效应,... 研究基于蜷曲空间结构的近零折射率声聚焦透镜.根据近零折射率材料的声波方向选择机理,采用蜷曲空间结构为基本单元进行排列,设计具有特定入射与出射界面的几何结构,对透射声波的出射方向进行调控,实现了平面声波与柱面声波的聚焦效应,并深入讨论了透镜内部刚性散射体对声聚焦性能的影响.在此基础上,改变近零折射率透镜的出射界面,可以精确调控声波阵面的形状与方向.该类型透镜具有单一的单元结构、高聚焦性能及高鲁棒性等优点.研究结果为设计新型近零折射率声聚焦透镜提供了理论指导与实验参考,同时也为研究声波阵面的调控提供了新思路. 展开更多

关键词 声波 声聚焦 近零折射率 蜷曲空间

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植株探测器的设计与应用 被引量：4

7

作者 孙宏祥 吴春笃 +1 位作者 储金宇 张波 《农机化研究》 北大核心 2003年第1期149-151,共3页

介绍了安装在棉花静电对靶喷雾机上的植株探测器的设计和应用。探测器采用光电探测技术,实现对植株有无的探测。试验表明,其抗干扰能力强,工作稳定可靠,探测结果准确。

关键词 探测器 植株 应用 设计 光电探测技术 抗干扰能力 探测结果 喷雾机 棉花

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红外光电探测器在静电对靶喷雾中的应用 被引量：12

8

作者 孙宏祥 《电子产品世界》 2002年第07B期34-35,共2页

详细介绍了红外光电探测器,以及用红外光电探测器探测棉花的位置,实现对靶喷雾的设计。

关键词 红外光电探测器 静电 对靶喷雾 农业 病虫害 施药方法

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基于工科留学生创新能力培养的大学物理教学改革探索*

9

作者 孙宏祥 许伯强 俞笑竹 《新教育时代电子杂志（学生版）》 2019年第24期224-224,共1页

本文基于“一带一路”国家重大战略的需求,提出了针对工科留学生创新能力培养的大学物理教学与课程体系改革方案,培养和提升工科留学生的创新能力与思维,在国际化高层次创新人才培养中发挥大学物理课程的重要作用。

关键词 工科 留学生 创新能力 大学物理

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基于温度梯度分布的宽频带声聚焦效应 被引量：6

10

作者 刘宸 孙宏祥 +1 位作者 袁寿其 夏建平 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期170-179,共10页

研究基于温度梯度分布的宽频带声聚焦效应.利用两个恒温热源产生的温度梯度分布,控制声波传播路径,实现声波聚焦效应.该机理源于温度场连续变化引起声折射率连续变化,无反射能量损失,具有宽频带及高聚焦性能等优点.在此基础上,分析入射... 研究基于温度梯度分布的宽频带声聚焦效应.利用两个恒温热源产生的温度梯度分布,控制声波传播路径,实现声波聚焦效应.该机理源于温度场连续变化引起声折射率连续变化,无反射能量损失,具有宽频带及高聚焦性能等优点.在此基础上,分析入射声源频率、热源温度、分界面空间分布、热源位置、介质的衰减系数、热源温度不对称分布等因素对声聚焦性能的影响,利用气凝胶材料验证单一介质中基于温度梯度分布的声聚焦系统的可行性. 展开更多

关键词 声聚焦 温度梯度 温度场 气凝胶

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基于热声相控阵列的声聚焦效应 被引量：3

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作者 刘宸 孙宏祥 +2 位作者 袁寿其 夏建平 钱姣 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第15期161-168,共8页

研究基于热声相控阵列的宽频带声聚焦效应.设计新型热声相位控制单元,通过改变单元的空气温度控制声波波速,实现声波透射与反射相位延迟覆盖2π区间.设计四种不同类型的热声相控阵列聚焦透镜,采用8种或2种热声相位控制单元分别实现了透... 研究基于热声相控阵列的宽频带声聚焦效应.设计新型热声相位控制单元,通过改变单元的空气温度控制声波波速,实现声波透射与反射相位延迟覆盖2π区间.设计四种不同类型的热声相控阵列聚焦透镜,采用8种或2种热声相位控制单元分别实现了透射与反射声聚焦效应.与其他类型的声聚焦透镜相比,热声相控阵列聚焦透镜具有宽频带、高聚焦性能、设计方案简单等优点. 展开更多

关键词 声聚焦 热声 相位控制 温度

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黏弹性胶粘涂层-基底结构中激光激发类瑞利波的传播特性 被引量：2

12

作者 管义钧 孙宏祥 +2 位作者 袁寿其 张淑仪 葛勇 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期575-584,共10页

研究黏弹性胶粘涂层/基底结构中激光激发类瑞利波的传播特性。考虑涂层及基底的黏弹性,在频域中建立环氧树脂涂层/铝基底、环氧树脂涂层/铜基底、环氧树脂涂层/泡沫基底等结构中激光激发类瑞利波的有限元数值模型,研究类瑞利波的波形及... 研究黏弹性胶粘涂层/基底结构中激光激发类瑞利波的传播特性。考虑涂层及基底的黏弹性,在频域中建立环氧树脂涂层/铝基底、环氧树脂涂层/铜基底、环氧树脂涂层/泡沫基底等结构中激光激发类瑞利波的有限元数值模型,研究类瑞利波的波形及传播特性,并分析环氧树脂涂层的透明性、厚度、黏性与基底的黏性对类瑞利波传播特性的影响,在此基础上,结合理论计算的色散与衰减曲线进行验证。研究结果表明,涂层的黏性引起类瑞利波高频成分的衰减,而对低频成分没有影响;基底的黏性对类瑞利波的高频与低频成分的衰减均有影响,其中对低频成分影响较大,此外,类瑞利波的模式及频散特性与基底材料密切相关。本研究为反演黏弹性胶粘涂层/基底结构的力学参数及评估结构的粘接质量提供理论指导。 展开更多

关键词 波传播特性 基底结构 胶粘涂层 激光激发 瑞利波 黏弹性 环氧树脂涂层 衰减曲线

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激光辐照移动平板温度场分布的有限元分析 被引量：2

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作者 李鹏 孙宏祥 +1 位作者 张淑仪 刘桂梅 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期171-177,共7页

基于热传导理论,采用有限元方法建立激光辐照无限长移动平板表面激发瞬态温度场的三维模型,用以研究移动平板上下表面瞬态温度场.考虑板材料的热物理参数依赖于温度、板表面的热辐射及对流等因素,计算了上述因素及移动速度对温度场的影... 基于热传导理论,采用有限元方法建立激光辐照无限长移动平板表面激发瞬态温度场的三维模型,用以研究移动平板上下表面瞬态温度场.考虑板材料的热物理参数依赖于温度、板表面的热辐射及对流等因素,计算了上述因素及移动速度对温度场的影响,并进一步讨论了激光半径对温度场的影响.数值结果表明:激光辐照移动平板后,在材料中将产生准稳态温度场;材料热物理参量的温度系数会对激发的温度场分布产生影响;增加对流传热会导致温度峰值和准稳态温度值降低;而表面热辐射的影响可以忽略.此外,增加移动速度会引起温度峰值及准稳态温度值降低,并且到达准稳态所需的时间缩短;温度峰值及准稳态温度值随激光源的半径减小而增加,温度峰值的增幅明显大于准稳态温度值的增幅. 展开更多

关键词 激光辐照 固体热传导 有限元方法

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金属圆柱结构中声聚焦效应的研究 被引量：1

14

作者 夏建平 刘宸 +3 位作者 孙宏祥 张淑仪 刘树森 黄玉磊 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1132-1138,共7页

研究浸没在水中金属空心圆柱结构的声聚焦效应及其物理机制,并探索声聚焦频率与圆柱结构参数之间的关系.研究表明:当超声波源从外侧入射到圆柱结构表面时,在圆柱结构中心会出现声聚焦效应.这种声聚焦效应源于金属圆柱结构中的位移本征模... 研究浸没在水中金属空心圆柱结构的声聚焦效应及其物理机制,并探索声聚焦频率与圆柱结构参数之间的关系.研究表明:当超声波源从外侧入射到圆柱结构表面时,在圆柱结构中心会出现声聚焦效应.这种声聚焦效应源于金属圆柱结构中的位移本征模式,与之前研究利用负折射机制实现声聚焦效应完全不同,是一种全新的物理机制.在圆柱结构的位移本征模式作用下,入射声波的传播方向在圆柱结构内部发生重建,均沿着圆柱径向指向圆心,同时相位波形也呈现出同心圆分布,从而在圆柱结构中心聚焦成一个完美的圆形焦点,焦点在水平方向与垂直方向均表现出优异的聚焦性能.此外,基于声散射理论推导得到系统的特征方程,计算出声聚焦的特征频率,理论与数值结果符合很好.结果表明:圆柱结构可在多个频率出现声聚焦效应,相邻的两个声聚焦频率的间隔相同,且焦点的尺寸随着聚焦频率增加而变小.当金属圆柱结构的内外半径同时增大时,圆柱结构的声聚焦频率会减小,且声聚焦频率与圆柱的尺寸成反比关系.本研究为新型声聚焦器件的研制提供有效的设计思路及理论依据. 展开更多

关键词 声聚焦 圆 柱 本征模式

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物理本科电磁学课程教学改革探究 被引量：1

15

作者 谢秉川 孙宏祥 +1 位作者 王正岭 曹国荣 《高教学刊》 2015年第21期142-143,共2页

电磁学是物理师范本科专业一门重要的专业基础课,由于它的内容繁多,知识抽象,学生很难掌握;同时教学计划地调整,课时地缩减,为了提高电磁学课程的教学质量,是摆在教师面前的一个重要课题。在教学实践中,从教学内容、教学方法、教学手段... 电磁学是物理师范本科专业一门重要的专业基础课,由于它的内容繁多,知识抽象,学生很难掌握;同时教学计划地调整,课时地缩减,为了提高电磁学课程的教学质量,是摆在教师面前的一个重要课题。在教学实践中,从教学内容、教学方法、教学手段和考评体系等多个方面对电磁学课程的教学进行了改革。 展开更多

关键词 电磁学 教学改革 教学内容 教学方法 教学手段 考评体系

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近表面层黏性模量梯度变化的复合平板中激光热弹激发声表面波的传播特性

16

作者 管义钧 孙宏祥 +2 位作者 袁寿其 葛勇 夏建平 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第22期218-226,共9页

考虑复合平板近表面层的黏性模量变化特性,建立激光在复合平板中热弹激发声表面波的有限元模型,系统研究复合平板中声表面波的传播特性,并讨论近表面层的黏性模量、厚度与Lamé常数对声表面波衰减特性的影响,在此基础上,结合理论计... 考虑复合平板近表面层的黏性模量变化特性,建立激光在复合平板中热弹激发声表面波的有限元模型,系统研究复合平板中声表面波的传播特性,并讨论近表面层的黏性模量、厚度与Lamé常数对声表面波衰减特性的影响,在此基础上,结合理论计算的色散与衰减曲线对声表面波传播特性进行验证.本研究为激光超声技术无损评估复合平板近表面层的力学性能提供理论指导,同时也为研究复合平板表面微裂纹问题提供可行性思路. 展开更多

关键词 激光超声 有限元法 近表面黏性性质 衰减

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含对称三角形腔的波导管中宽带低频隔声效应（英文）

17

作者 葛勇 孙宏祥 +2 位作者 袁寿其 夏建平 管义钧 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期619-626,共8页

研究一种含两个对称三角形腔的波导管中宽频带低频隔声效应.波导管的隔声频带下限与带宽分别可达到140Hz和2900Hz,且所调控声波最大波长是三角形腔的尺寸13.6倍.这种隔声效应源于三角形腔截面积与波导管宽度的差异而引起的交界面上的高... 研究一种含两个对称三角形腔的波导管中宽频带低频隔声效应.波导管的隔声频带下限与带宽分别可达到140Hz和2900Hz,且所调控声波最大波长是三角形腔的尺寸13.6倍.这种隔声效应源于三角形腔截面积与波导管宽度的差异而引起的交界面上的高声反射率.在此基础上,研究波导管的结构参数(如波导管的宽度、三角形腔的底边长度与高度)及不同类型的腔(Helmholtz腔、矩形腔与直角三角形腔)对低频隔声效果的影响.结果表明,三角形腔的截面积和波导管宽度的差异与低频隔声效果密切相关.此外,由于对结构的本征模式的抑制作用,直角三角形腔所对应的低频隔声频带最宽.所提出的结构具有高隔声、宽频带、结构简单易实现等优点,在声学领域具着一定的潜在应用价值. 展开更多

关键词 声波 隔声 波导管 腔

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基于近零折射率材料的声非对称聚焦透镜 被引量：2

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作者 夏建平 葛勇 +5 位作者 孙宏祥 袁寿其 司乔瑞 方欣 张淑仪 刘晓峻 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期765-771,共7页

研究基于近零折射率声子晶体的声非对称聚焦透镜。声非对称聚焦透镜的两侧分别为竖直平面与圆弧面结构,由于近零折射率材料的声波方向选择性,当声波从竖直平面一侧入射时,可以通过透镜,实现高性能声聚焦效应;而当声波从圆弧面一侧任意... 研究基于近零折射率声子晶体的声非对称聚焦透镜。声非对称聚焦透镜的两侧分别为竖直平面与圆弧面结构,由于近零折射率材料的声波方向选择性,当声波从竖直平面一侧入射时,可以通过透镜,实现高性能声聚焦效应;而当声波从圆弧面一侧任意方向入射时,声波无法通过透镜,从而实现同时具有聚焦与非对称传输特性的声学透镜。在此基础上,改变透镜圆弧面的曲率半径,可以调控非对称透镜的正向聚焦焦点位置,且声非对称传输性能保持不变.此外,透镜内部的刚性散射体对声非对称聚焦性能的影响较小。研究结果表明所设计的声非对称聚焦透镜具有多功能、单一结构及高鲁棒性等优点,为设计新型近零折射率声学器件提供相应的理论方案与实验参考. 展开更多

关键词 聚焦透镜 非对称 折射率 材料 竖直平面 传输性能 声学器件 方向选择性

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基于蜂窝晶格声子晶体的双频带声拓扑绝缘体 被引量：3

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作者 贾鼎 葛勇 +1 位作者 袁寿其 孙宏祥 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第22期229-235,共7页

基于齿轮形散射体的蜂窝晶格声子晶体,研究设计赝自旋相关的双频带声拓扑绝缘体.选取不同的散射体结构参数,可以获得蜂窝晶格声子晶体的四重偶然简并狄拉克点与声拓扑相变.利用两种不同拓扑相的蜂窝晶格声子晶体设计实现声拓扑波导结构... 基于齿轮形散射体的蜂窝晶格声子晶体,研究设计赝自旋相关的双频带声拓扑绝缘体.选取不同的散射体结构参数,可以获得蜂窝晶格声子晶体的四重偶然简并狄拉克点与声拓扑相变.利用两种不同拓扑相的蜂窝晶格声子晶体设计实现声拓扑波导结构,并实验验证了赝自旋相关的边缘模式鲁棒性.此外,保持蜂窝晶格声子晶体的结构不变,同时可以在高频区域获得四重偶然简并狄拉克点与声拓扑相变.所设计的双频带声拓扑绝缘体在多频带声通讯与声信息处理方面具有潜在的应用前景. 展开更多

关键词 声子晶体 狄拉克点 拓扑绝缘体 双频带

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基于SolidWorks和Algor的阀门建模分析 被引量：3

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作者 秦柳 申剑坤 孙宏祥 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第1期149-153,共5页

阀体是阀门的最主要部件之一,不管是新产品的开发设计,还是老产品的结构改进,都离不开阀体的开发设计与改进。如何开发设计出等强度的阀体、如何改进阀体的结构以减少阀体的应力集中现象,开发更为合理、经济的阀门,一直都是讨论的话题... 阀体是阀门的最主要部件之一,不管是新产品的开发设计,还是老产品的结构改进,都离不开阀体的开发设计与改进。如何开发设计出等强度的阀体、如何改进阀体的结构以减少阀体的应力集中现象,开发更为合理、经济的阀门,一直都是讨论的话题。笔者是利用SolidWorks三维软件,分别建立平板阀的阀体、阀板、阀座等零部件,在SolidWorks中实现平板阀的虚拟装配工作,应用SolidWorks和Algor软件无缝集成,将阀门中的主要部件导入Algor软件中,进行有限元静力学分析,根据分析结果,找出应力集中的地方,提出基于理论分析的改进方案。 展开更多

关键词 阀门 SOLIDWORKS ALGOR 有限元 优化

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