焊接固有应变包括哪些
❶ 板块构造应变场探讨
构造应变场是从构造变形的整体概念出发来研究变形。对于本区来说，具体研究内容包括，板内变形速度、板内变形量、板内变形时间以及板内应变速率等一系列与板内整体变形有关的问题。目前区域构造应变场研究一直进展不大，很难选定某一应变参数来反映应变场的强弱和大小，实际上国内外现阶段区域构造应变场的研究尚处于探索阶段。鉴于此，需要特别指出的是，我们这里使用的方法，作为研究板块构造变形的应变场来说，带有明显的探讨性，请读者阅读时加以注意。
9.2.1 板内变形速度
板块构造理论的核心就是板块之间的水平运动，板块运动的结果造成板缘及其板块内部发生永久性构造变形。本区处于板块内部，但又明显距离板缘不远，虽然构造变形与板缘相比没有典型的造山带那样强烈，但是，中生代的构造运动已经具有典型的陆内造山带性质，因此，构造变形的表现是比较强烈的。本节主要研究板内缩短速度与扩张速度问题，研究方法主要选用Sugisaki（1979）根据现代板块边界的运动速度与相应的火山岩岩石化学成分进行对比，找出其对应关系的经验公式（图9-11）。图中横坐标表示板块扩张（-）与板块缩短（+）速度，单位为cm/a，纵坐标分别选用火山岩岩石化学成分中的w（K2O）、w（Na2O）与石英指数（Silica index），石英指数是一个经验公式，用θ表示。
石英指数（θ）=w（SiO2）-47［w（Na2O）+w（K2O）］/w（A l2O3）
石英指数中w（SiO2）、w（Na2O）、w（K2O）、w（A l2O3）均为质量分数。
根据Sugisaki（1979）研究成果，可以发现，随着板块运动缩短速度的逐渐加大，石英指数随之不断变大，而w（Na2O）与w（K2O）逐渐减小。
应当指出，上述计算公式及其图解是运用板缘变形速度获得的经验公式。因而，对于板内变形来说，使用此经验公式解决板内变形速度问题，其数值的绝对值可能有所夸大。但是，作为系统精度，由于所有数据都用同样的方法进行计算，因此，其变形速度的相对大小是没有问题的。另外，据万天丰教授（1993）研究认为，火山岩和侵入岩岩石化学对于确定板内运动速度具有同样的作用。本课题共计收集了印支期以来火山岩、岩浆岩常量元素化学全分析样品资料271件，按照时间顺序，分别进行了统计、归纳和图解法估算，求出我省自印支期以来各期的板块变形速度（表9-3）。由于印支早期河北省缺乏肯定的火山岩或岩浆岩岩石化学全分析资料，少数相当于印支早期的部分岩浆岩同位素资料确切年龄往往经不起推敲，因此，本课题对印支早期的板内变形速度暂不加讨论。
从表9-3我们可以看出，本区自印支晚期至喜马拉雅早期这一地质时段内，根据228件火山岩和岩浆岩常量元素全分析计算结果，这一地质时段内板内平均缩短速度为：3.78～4.94 cm/a之间，主体反映了一种挤压体制为主的构造运动机制；自喜马拉雅晚期至新构造期收集的43件岩石化学全分析计算结果看，所得数据全部为负值，即-0.12～-0.35 cm/a，表明此时河北省板内运动是以扩张形式为主，扩张速度与此前的缩短速度相比相差一个数量级。上述计算总体反映了当时板内构造变形速度的基本状况，与中国东部大范围相比，板内构造变形速度还是比较一致的。需要指出的是，本区新构造期的板块扩张速度绝对值与其他方法所得数据相比有些偏大，分析其原因可能比较复杂，然而，若从数量级的角度考虑，本区的板内构造扩张速度与中国东部相比仍然是一致的。
图9-11 火山岩化学成分与板块运动相对速度的关系
9.2.2 板内缩短率、变形时间与应变速率
确定由于构造运动引起的板内缩短率、板内变形时间和板内应变速度是基于这样一种基本认识，即地壳中的岩层原始沉积在无特殊因素影响下，一般应当是呈现水平产状的，由于后期构造运动作用使地层发生褶皱、断裂、逆冲断层系、拆离断层、拉张盆地、高原和山脉等等。
对于缩短率的计算，为了简便起见，可以用褶皱变形来概略计算板内变形的缩短率，其计算公式我们选用如下表达式：
创新思维与找矿实践
式中θ为区域褶皱翼部的代表性倾角。
对于板内变形的缩短量，我们可以采用垂直区域构造线方向的剖面长度乘以板内变形缩短率求得。板内变形的作用时间，我们采用剖面上总的缩短量除以板内变形缩短速度求得，这一变形时间反映的是某一地质时段内的平均时间。
表9-3 河北省印支期以来板内变形速度
板内变形的应变速率是由缩短率被变形作用时间去除求得，这一数据用以反映岩石的变形速率状态。
应当指出的是，上述计算是以板内变形的缩短率和变形速度为基础数据进行计算的，可以看出，由1-cosθ公式计算所得的缩短率是最低限度的，因为，计算过程中由于逆掩断层所造成的缩短并没有计算在内，而褶皱构造也必定由于覆盖等原因有所遗漏，因此，本课题对于板内缩短率的计算只能是最低限度的。事实上，精确的缩短率计算有赖于平衡剖面法，由于资料缺乏，我们暂时没有使用。
根据区域构造应力场特征，按照不同构造层的实际资料，我们对印支晚期、燕山早期、燕山晚期、喜马拉雅早期、喜马拉雅晚期的顺序，对本区构造应变场性质进行探讨，主要涉及板内变形缩短率、变形速度、缩短量、变形作用时间、应变速率等诸多因素。对于印支早期由于未获得该构造层确切的变形数据，对于新构造时期由于缺乏可靠的缩短量和缩短率数据，本书对它们无法讨论，因此，暂时从略。
9.2.2.1 印支晚期（前235～208 Ma）
由于印支晚期本区区域构造应力场方向为近南北向的水平缩短为特征（表9-4），因而沿经向统计基本垂直区域构造线方向，可以最大限度反映区域变形特点。我们沿东经118°00′～119°40′地带进行纵弯褶皱翼角统计，进而计算出各主要参数。
结果表明，本区印支晚期板内缩短率为24.30%，板内缩短速度为4.4 cm·a-1，这一数据与中国东部其他地区相比基本吻合，数据绝对值处于中等程度。板内变形时间为6.4 Ma，说明在印支晚期构造作用的强烈时期仅占整个印支晚期构造时段的25%。这一时期的板内应变速率为1.2×10-15s-1，应变速率是相当低的，其变形过程属于一种流变状态。
表9-4 河北省印支晚期板内缩短率、变形时间与应变速率
9.2.2.2 燕山早期（前208～135 Ma）
燕山早期本区板内构造应力场的最大主压应力方向以北西西—南东东向的挤压构造应力为特征，因此，我们选择按照褶皱构造轴面垂直最大主压应力方向，即褶皱两翼的倾角呈近似纬向统计最佳。按照北纬39°40′～41°40′地带进行剖面统计（表9-5），结果发现，燕山早期板内构造的缩短率为14.55%，仅相当于印支晚期板内缩短率的一半稍强。板内变形的缩短速度为4.94 cm·a-1，可见缩短速度是很快的。燕山早期的板内变形时间为3.64 Ma，仅占整个燕山早期的5%左右，变形时间是比较短暂的。从板内变形的应变速率来看，ε=1.26×10-15 s-1，表明变形过程仍属于流变状态。
表9-5 河北省燕山早期板内缩短率、变形时间与应变速率
9.2.2.3 燕山晚期（135～52 Ma）
燕山晚期由大量火山岩和岩浆岩岩石化学全分析计算得出的板内变形缩短速度为3.87 cm·a-1，这一数据与万天丰教授（1993）对燕山和邯邢地区的计算结果基本吻合。这里需要指出的是，我们在前文区域构造应力场中已经发现，燕山晚期本区的区域构造应力场方向以北北西—南南东向的挤压应力和北西西—南东东向的拉张应力为特征，且以后者占据主导地位，特别是白垩纪在冀北地区发育了大量长轴北北东向展布的一系列断陷盆地，一般认为是北西西—南东东向拉张作用为主的结果。事实上，本区白垩纪确实发育有一些碱性花岗岩（如窟窿山岩体、响山岩体及后石湖山岩体等等），这些碱性花岗岩体的侵位明显反映了当时地壳处于伸展体制下的大陆裂谷环境的产物。可以看出，本区上述地质事实与选用Sugisaki（1979）板块运动速度经验公式计算的结果产生了矛盾，对此，本课题讨论认为我们尚不能合理解释此现象，更深入的研究工作只有留待今后地质事实的不断发现加以解决，仅此说明。
9.2.2.4 喜马拉雅早期（52～23.3 Ma）
喜马拉雅早期构造变形在本区表现为平原区存在一系列古近系和新近系地层构成的褶皱构造，褶皱轴线一般表现为长轴北北东向（图9-7），表明本区受到北西西至南东东向的挤压应力作用，太平洋板块持续向本区俯冲推挤是区域构造主要应力背景。对于构造变形资料的统计，沿纬向进行构造剖面的缩短率统计可以比较真实的反映出最大变形特点，也比较便利。我们沿北纬37°20′～36°40′之间的地带统计，结果表明（表9-6）此时的板内缩短率仅为0.32%，板内缩短速度为4.3 cm·a-1，处于一种中等偏强的构造应变状态。变形时间约0.9 Ma，仅占整个喜马拉雅早期构造演化时期的0.002%，表明在这样短的时间内，变形速度是不大的，其变形作用是比较微弱的。板内变形的应变速率为1.69×10-5s-1，说明喜马拉雅早期的变形过程均属于流变状态。
表9-6 河北省喜马拉雅早期板内缩短率、变形时间与应变速率
9.2.2.5 喜马拉雅晚期（23.3～0.7 Ma）
喜马拉雅晚期整个中国东部构造应力场状态是以南北向挤压，东西向扩张为主要特征的。此时本区主要表现为伸展构造体制的扩张作用为主，幔枝构造显示的深部调整作用进一步加强，形成了北北东向的太行山山脉持续隆升和华北断陷盆地的强烈坳陷，盆地与山脉相伴发育，形成盆-山耦合。对此，白文吉等（1985）研究认为，华北盆地中正断层达5000余条，一般表现为凹面向上的铲式断层，是盆地不断扩张过程中形成的产物。据万天丰（1993）资料，本区板内扩张速率为1.52%（表9-7）。扩张速度为0.12%，变形作用时间为3.8 Ma，占喜马拉雅晚期整个构造演化时间的9%，强变形期仍然是短暂的。板内应变速率为1.2×10-6s-1，表明仍处于流变状态。
综上所述，不难看出，河北省的岩石圈各构造期的板内变形各不相同，板内缩短率在各构造时期亦有差别。从大的差别来看，印支晚期和燕山早期的板内缩短率大于15%，变形作用比较强烈；燕山晚期和喜马拉雅晚期板内缩短率小于1.52%，与前者相比相差一个数量级，说明构造变形作用比较微弱。
利用构造变形资料和岩浆岩化学分析资料计算结果表明，板内构造的变形率、变形速度、变形量、变形时间具有显著的正相关性（表9-8）。中生代以来河北省的构造变形作用主要发生于构造活跃期，一般情况是发生于各构造期的晚期，构造变形的活跃期（强烈变形时间）只占整个构造期的10%左右，其余地质时间绝大部分处于相对宁静状态。构造运动的活跃期和阶段性表明，地质历史时期的构造变形作用带有明显的突发性与不确定的周期性，这种周期性表现为在各构造期时限是不等的。
表9-7 河北省喜马拉雅晚期板内缩短率、变形时间与应变速率
表9-8 河北省板内变形及构造应力场、构造应变场综合简表
事实上，地质作用过程是极其缓慢的。对于地壳构造变形的理解，人们必须摆脱对常规视野中材料变形时间因素的固有思维，因为人们日常所见到的绝大部分是弹性变形，即使在实验室中模拟加压实验，时间因素仍然无法模拟，以年计算的加压实验对于地质时期来说，仍然是短暂的刹那。从本区大量的板内构造应变场计算可以看出，尽管地壳构造变形具有鲜明的突发性特征，但是构造运动的变形过程仍然是十分缓慢的，中生代以来各地质时期的构造应变速率均为10-15～10-16s-1之间，皆属于流变过程。这表明构造变形作用的突发性与岩石变形的流变性可以共存，二者并不互相否定。
❷ ANSYS 模态分析中怎么看相对应力和应变
模态分析的应变结果可以理解为应变模态，即在固有振型（该阶频率振动达到最大位移变形时）的应变应力分布情况。
静力分析的应力是和荷载有关的，而模态分析结果是和荷载无关的。
❸ 我提一个关于进行模拟实验的问题
我大学毕业论文也搞过电脑模拟设计，不过我设计的是玻璃钢气瓶，当时我采用了用做机械设计的ANSYS软件来完成。该软件是美国航空航天局的设计软件。可以用做你的设计。不过你得查相关实验参数。用软件给你分析时候能承受。你也可以用ADAMS软件
ADAMS,即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems),该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件.目前,ADAMS己经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用.根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料,ADAMS软件销售总额近八千万美元,占据了51%的份额.
ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库,约束库,力库,创建完全参数化的机械系统几何模型,其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法,建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行静力学,运动学和动力学分析,输出位移,速度,加速度和反作用力曲线.ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能,运动范围,碰撞检测,峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等.
ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件,用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学,运动学和动力学分析.另一方面,又是虚拟样机分析开发工具,其开放性的程序结构和多种接口,可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台.ADAMS软件有两种操作系统的版本:UNIX版和Windows NT/2000版.本书将以Windows 2000版的ADAMS l2.0为蓝本进行介绍.
ADAMS软件由基本模块,扩展模块,接口模块,专业领域模块及工具箱5类模块组成,如表3-1所示.用户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真,而且可以采用专用模块针对特定工业应用领域的问题进行快速有效的建模与仿真分析.
表3-1 ADAMS软件模块
基本模块
用户界面模块
ADAMS/View
求解器模块
ADAMS/Solver
后处理模块
ADAMS/PostProcessor
扩展模块
液压系统模块
ADAMS/Hydraulics
振动分析模块
ADAMS/Vibration
线性化分析模块
ADAMS/Linear
高速动画模块
ADAMS/Animation
试验设计与分析模块
ADAMS/Insight
耐久性分析模块
ADAMS/Durability
数字化装配回放模块
ADAMS/DMU Replay
接口模块
柔性分析模块
ADAMS/Flex
控制模块
ADAMS/Controls
图形接口模块
ADAMS/Exchange
CATIA专业接口模块
CAT/ADAMS
Pro/E接口模块
Mechanical/Pro
专业领域模块
轿车模块
ADAMS/Car
悬架设计软件包
Suspension Design
概念化悬架模块
CSM
驾驶员模块
ADAMS/Driver
动力传动系统模块
ADAMS/Driveline
轮胎模块
ADAMS/Tire
柔性环轮胎模块
FTire Mole
柔性体生成器模块
ADAMS/FBG
经验动力学模型
EDM
发动机设计模块
ADAMS/Engine
配气机构模块
ADAMS/Engine Valvetrain
正时链模块
ADAMS/Engine Chain
附件驱动模块
Accessory Drive Mole
铁路车辆模块
ADAMS/Rail
FORD汽车公司专用汽车模块
ADAMS/Pre(现改名为Chassis)
工具箱
软件开发工具包
ADAMS/SDK
虚拟试验工具箱
Virtual Test Lab
虚拟试验模态分析工具箱
Virtual Experiment Modal Analysis
钢板弹簧工具箱
Leafspring Toolkit
飞机起落架工具箱
ADAMS/Landing Gear
履带/轮胎式车辆工具箱
Tracked/Wheeled Vehicle
齿轮传动工具箱
ADAMS/Gear Tool
3.2 ADAMS软件基本模块
3.2.1 用户界面模块(ADAMS/View)
ADAMS/View是ADAMS系列产品的核心模块之一,采用以用户为中心的交互式图形环境,将图标操作,菜单操作,鼠标点击操作与交互式图形建模,仿真计算,动画显示,优化设计,X-Y曲线图处理,结果分析和数据打印等功能集成在一起.
ADAMS/View采用简单的分层方式完成建模工作.采用Parasolid内核进行实体建模,并提供了丰富的零件几何图形库,约束库和力/力矩库,并且支持布尔运算,支持FORTRAN/77和FORTRAN/90中的函数.除此之外,还提供了丰富的位移函数,速度函数,加速度函数,接触函数,样条函数,力/力矩函数,合力/力矩函数,数据元函数,若干用户子程序函数以及常量和变量等.
自9.0版后,ADAMS/View采用用户熟悉的Motif界面(UNIX系统)和Windows界面(NT系统),从而大大提高了快速建模能力.在ADAMS/View中,用户利用TABLE EDITOR,可像用EXCEL一样方便地编辑模型数据,同时还提供了PLOT BROWSER和FUNCTION BUILDER工具包.DS(设计研究),DOE(实验设计)及OPTIMIZE(优化)功能可使用户方便地进行优化工作.ADAMS/View有自己的高级编程语言,支持命令行输入命令和C++语言,有丰富的宏命令以及快捷方便的图标,菜单和对话框创建和修改工具包,而且具有在线帮助功能.ADAMS/View模块界面如图3-1所示.
图3-1 ADAMS/View模块
ADAMS/View新版采用了改进的动画/曲线图窗口,能够在同一窗口内可以同步显示模型的动画和曲线图;具有丰富的二维碰撞副,用户可以对具有摩擦的二维点-曲线,圆-曲线,平面-曲线,以及曲线-曲线,实体-实体等碰撞副自动定义接触力;具有实用的Parasolid输入/输出功能,可以输入CAD中生成的Parasolid文件,也可以把单个构件,或整个模型,或在某一指定的仿真时刻的模型输出到一个Parasolid文件中;具有新型数据库图形显示功能,能够在同一图形窗口内显示模型的拓扑结构,选择某一构件或约束(运动副或力)后显示与此项相关的全部数据;具有快速绘图功能,绘图速度是原版本的20倍以上;采用合理的数据库导向器,可以在一次作业中利用一个名称过滤器修改同一名称中多个对象的属性,便于修改某一个数据库对象的名称及其说明内容;具有精确的几何定位功能,可以在创建模型的过程中输入对象的坐标,精确地控制对象的位置;多种平台上采用统一的用户界面,提供合理的软件文档;支持Windows NT平台的快速图形加速卡,确保ADAMS/View的用户可以利用高性能OpenGL图形卡提高软件的性能;命令行可以自动记录各种操作命令,进行自动检查.
3.2.2 求解器模块 (ADAMS/Solver)
ADAMS/Solver是ADAMS系列产品的核心模块之一,是ADAMS产品系列中处于心脏地位的仿真器.该软件自动形成机械系统模型的动力学方程,提供静力学,运动学和动力学的解算结果.ADAMS/Solver有各种建模和求解选项,以便精确有效地解决各种工程应用问题.
ADAMS/Solver可以对刚体和弹性体进行仿真研究.为了进行有限元分析和控制系统研究,用户除要求软件输出位移,速度,加速度和力外,还可要求模块输出用户自己定义的数据.用户可以通过运动副,运动激励,高副接触,用户定义的子程序等添加不同的约束.用户同时可求解运动副之间的作用力和反作用力,或施加单点外力.
ADAMS/Solver新版中对校正功能进行了改进,使得积分器能够根据模型的复杂程度自动调整参数,仿真计算速度提高了30%;采用新的S12型积分器(Stabilized Index 2 intergrator),能够同时求解运动方程组的位移和速度,显著增强积分器的鲁棒性,提高复杂系统的解算速度;采用适用于柔性单元(梁,衬套,力场,弹簧-阻尼器)的新算法,可提高S12型积分器的求解精度和鲁棒性;可以将样条数据存储成独立文件使之管理更加方便,并且spline语句适用于各种样条数据文件,样条数据文件子程序还支持用户定义的数据格式;具有丰富的约束摩擦特性功能,在Translational, Revolute, Hooks, Cylindrical, Spherical, Universal等约束中可定义各种摩擦特性.
3.2.3 后处理模块(ADAMS/PostProcessor)
MDI公司开发的后处理模块ADAMS/Postprocessor,用来处理仿真结果数据,显示仿真动画等.既可以在ADAMS/View环境中运行,也可脱离该环境独立运行.如图3-2所示.
ADAMS/PostProcessor的主要特点是:采用快速高质量的动画显示,便于从可视化角度深入理解设计方案的有效性;使用树状搜索结构,层次清晰,并可快速检索对象;具有丰富的数据作图,数据处理及文件输出功能;具有灵活多变的窗口风格,支持多窗口画面分割显示及多页面存储;多视窗动画与曲线结果同步显示,并可录制成电影文件;具有完备的曲线数据统计功能:如均值,均方根,极值,斜率等;具有丰富的数据处理功能,能够进行曲线的代数运算,反向,偏置,缩放,编辑和生成波特图等;为光滑消隐的柔体动画提供了更优的内存管理模式;强化了曲线编辑工具栏功能;能支持模态形状动画,模态形状动画可记录的标准图形文件格式有:*.gif,*.jpg,*.bmp,*.xpm,*.avi 等;在日期,分析名称,页数等方面增加了图表动画功能;可进行几何属性的细节的动态演示.
图3-2 ADAMS后处理模块
ADAMS/PostProcessor的主要功能包括:为用户观察模型的运动提供了所需的环境,用户可以向前,向后播放动画,随时中断播放动画,而且可以选择最佳观察视角,从而使用户更容易地完成模型排错任务;为了验证ADAMS仿真分析结果数据的有效性,可以输入测试数据,并测试数据与仿真结果数据进行绘图比较,还可对数据结果进行数学运算,对输出进行统计分析;用户可以对多个模拟结果进行图解比较,选择合理的设计方案;可以帮助用户再现ADAMS中的仿真分析结果数据,以提高设计报告的质量;可以改变图表的形式,也可以添加标题和注释;可以载入实体动画,从而加强仿真分析结果数据的表达效果;还可以实现在播放三维动画的同时,显示曲线的数据位置,从而可以观察运动与参数变化的对应关系.
3.3 ADAMS软件扩展模块
3.3.1 液压系统模块(ADAMS/Hydraulics)
应用ADAMS/Hydraulics模块,用户能够精确地对由液压元件驱动的复杂机械系统进行动力学仿真分析.这类复杂机械系统包括:工程机械,汽车制动系统,汽车转向系统,飞机起落架等.运用ADAMS/Hydraulics模块可以提高机械工程师建立包括液压回路在内的机械系统动力学模型的能力,工程师利用ADAMS/Hydraulics和ADAMS/Controls模块相结合,就可以在同一仿真环境中建造,试验和观察包括机-电-液一体化的虚拟样机.ADAMS/Hydraulics是选装模块,使用的前提条件是要具备ADAMS/SoIver和ADAMS/View模块.
ADAMS/Hydraulics可以帮助用户将系统性能仿真与液压系统设计无缝集成为一体.用户可以首先在ADAMS/View中建立液压回路框图,然后通过液压油缸将其连接到机械系统模型中,最后选取最适当的,功能最强的积分器仿真分析整个系统的性能.用户同时使用ADAMS/Hydraulics和ADAMS/Controls,可以提供阀体的反馈控制输入.并且由于液压系统与机械系统之间的相互作用在计算机内被有机地集成为一体,因此可以方便地进行系统的装配和仿真试验.
用户应用ADAMS/Hydraulics模块,可以建造机械系统与液压回路之间相互作用的模型,并在计算机中设置系统的运行特性,进行各种静态,模态,瞬态和动态分析.例如:可以进行液压系统峰值压力和运行压力的分析,液压系统滞后特性的分析,液压系统控制的分析,功率消耗的分析,液压元件和管路尺寸的分析等.由于ADAMS/Hydraulics采用了与ADAMS/View相同的参数化功能和函数库,因此用户在液压元件设计中同样可以运用设计研究(DS),试验设计(DOE)以及优化(OPTIMIZE)等技术.
3.3.2 振动分析模块(ADAMS/Vibration)
ADAMS/Vibration是进行频域分析的工具,可用来检测ADAMS模型的受迫振动(例如;检测汽车虚拟样机在颠簸不平的道路工况下行驶时的动态响应),所有输入输出都将在频域内以振动形式描述,该模块可作为ADAMS运动仿真模型从时域向频域转换的桥梁.
通过运用ADAMS/Vibration可以实现各种子系统的装配,并进行线性振动分析,然后
利用功能强大的后处理模块ADAMS/PostProcessor进一步作出因果分析与设计目标设置分析.
采用ADAMS/Vibration模块,可以在模型的不同的测试点,进行受迫响应的频域分析.频域分析中可以包含液压,控制及用户系统等结果信息;能够快速准确将ADAMS线性化模型转入Vibration模块中;能够为振动分析开辟输入,输出通道,能定义频域输入函数,产生用户定义的力频谱;能求解所关注的频带范围的系统模型,评价频响函数的幅值大小及相位特征;能够动画演示受迫响应及各模态响应;能把系统模型中有关受迫振动响应的信息列表;为进一步分析能把ADAMS模型中的状态矩阵输出到MATLAB及MATRIX中;运用设计研究,DOE及振动分析结果和参数化的振动输入数指优化系统综合性能.
运用ADAMS/Vibration能使工作变得快速简单,运用虚拟检测振动设备方便地替代实际振动研究中复杂的检测过程,从而避免了实际检测只能在设计的后期进行且费用高昂等弊病,缩短设计时间,降低设计成本.ADAMS/Vibration输出的数据还可被用来研究预测汽车,火车,飞机等机动车辆的噪音对驾驶员及乘客的振动冲击,体现了以人为本的现代设计趋势.
3.3.3 线性化分析模块(ADAMS/Linear)
ADAMS/Linear是ADAMS的一个集成可选模块,可以在进行系统仿真时将系统非线性的运动学或动力学方程进行线性化处理,以便快速计算系统的固有频率(特征值),特征向量和状态空间矩阵,使用户能更快而较全面地了解系统的固有特性.
ADAMS/Linear主要功能特点包括:利用该模块可以给工程师带来许多帮助:可以在大位移的时域范围和小位移的频率范围间提供一座"桥梁",方便地考虑系统中零部件的弹性特性;利用它生成的状态空间矩阵可以对带有控制元件的机构进行实时控制仿真;利用求得的特征值和特征向量可以对系统进行稳定性研究.
3.3.4 高速动画模块(ADAMS/Animation)
ADAMS/Animation是ADAMS的一个集成可选模块,使用户能借助于增强透视,半透明,彩色编辑及背景透视等方法精细加工所形成的动画,增强动力学仿真分析结果动画显示的真实感.用户既可以选择不同的光源,并交互地移动,对准和改变光源强度,还可以将多台摄像机置于不同的位置,角度同时观察仿真过程,从而得到更完善的运动图像.该模块还提供干涉检测工具,可以动态显示仿真过程中运动部件之间的接触干涉,帮助用户观察整个机械系统的干涉情况;同时还可以动态测试所选的两个运动部件在仿真过程中距离的变化.
该模块主要功能是:采用基于Motif/Windows的界面,标准下拉式菜单和弹出式对话窗,易学易用;与ADAMS/View模块无缝集成,在ADAMS/View中只需点一下鼠标就可转换到ADAMS/Animation;其使用的前提条件是必须要有ADAMS/View模块和ADAMS/Solver模块.
3.3.5 试验设计与分析模块(ADAMS/Insight)
ADAMS/Insight是基于网页技术的新模块.利用该模块,工程师可以方便地将仿真试验结果置于Intranet或Extranet网页上,这样,企业不同部门的人员(设计工程师,试验工程师,计划/采购/管理/销售部门人员)都可以共享分析成果,加速决策进程,最大限度地减少决策的风险.
应用ADAMS/Insight,工程师可以规划和完成一系列仿真试验,从而精确地预测所设计的复杂机械系统在各种工作条件下的性能,并提供了对试验结果进行各种专业化统计分析的工具.ADAMS/Insight是选装模块,既可以在ADAMS/View,ADAMS/Car, ADAMS/Pre环境中运行,也可脱离ADAMS环境单独运行.工程师在拥有这些工具后,就可以对任何一种仿真进行试验方案设计,精确地预测设计的性能,得到高品质的设计方案.
ADAMS/Insight采用的试验设计方法包括全参数法,部分参数法,对角线法,Box-Behnkn法,Placket-Bruman法和D-Optimal法等.当采用其他软件设计机械系统时,工程师可以直接输入或通过文件输入系统矩阵对设计方案进行试验设计;可以通过扫描识别影响系统性能的灵敏参数或参数组合;可以采用响应面法(Response Surface Methods)通过对试验数据进行数学回归分析,以更好地理解产品的性能和系统内部各个零部件之间的相互作用;试验结果采用工程单位制,可以方便地输入其他试验结果进行工程分析;通过网页技术可以将仿真试验结果通过网页进行交流,便于企业各个部门评价和调整机械系统的性能.
另外,ADAMS/Insight能帮助工程师更好地了解产品的性能,能有效地区分关键参数和非关键参数;能根据客户的不同要求提出各种设计方案,可以清晰地观察对产品性能的影响;在产品制造之前,可综合考虑各种制造因素的影响(例如:公差,装配误差,加工精度等),大大地提高产品的实用性;能加深对产品技术要求的理解,强化在企业各个部门之间的合作.应用ADAMS/Insight,工程师可以将许多不同的设计要求有机地集成为一体,提出最佳的设计方案,并保证试验分析结果具有足够的工程精度.
3.3.6 耐久性分析模块(ADAMS/Durability)
耐久性试验是产品开发的一个关键步骤.耐久性试验能够解答"机构何时报废或零部件何时失效"这个问题,它对产品零部件性能,整机性能都具有重要影响.MDI公司已经与MTS公司及nCode公司合作,共同开发ADAMS/Durability,使之成为耐久性试验的完全解决方案.
ADAMS/Durability按工业标准的耐久性文件格式对时间历程数据接口进行了一次全新的扩展.目前,该模块支持两种时间历程文件格式:nSoft和MTS的RPC3.ADAMS/Durability可以把上述文件格式的数据直接输入到ADAMS仿真模块中去,或把ADAMS的仿真分析结果输出到这种文件格式中来.
ADAMS/Durability集成了VTL(Virtual Test Lab)技术.VTL工具箱是由MTS与MDI公司设计及创建的标准机械检测系统,通过MTS的RPC图形用户界面可实施检测,并保留检测配置及操作问题,VTL的检测结果将返回工业标准的RPC格式文件中,以便由标准分析应用程序使用,一旦得到实际检测结果,便可以执行预测分析及验证.
nCode公司的nSoft耐久性分析软件可以进行应力寿命,局部应变寿命,裂隙扩展状况,多轴向疲劳及热疲劳特征,振动响应,各种焊接机构强度等分析.ADAMS/Durability把以上技术集成在一起,从而使虚拟样机检测系统耐久性成为现实.
ADAMS/Durability的主要功能是,可以从nSoft的DAC及RPC3文件中提取时间记载数据,并将其内插入ADAMS仿真模块中进行分析;可以把REQUEST数据存储在DAC及MTS RPC3文件中,把ADAMS仿真结果及测量数据输出到DAC及MTS RPC3文件;可以查看DAC及MTS RPC3文件的头信息与数据;可以提取DAC及MTS RPC3文件中的数据并绘图,以此与ADAMS仿真结果相对照.
3.3.7 数字化装配回放模块(ADAMS/DMU Replay)
ADAMS/DMU(Digital Mockup)Replay模块是MDI公司与Dassault Systems合作,针对CATIA的用户推出的全新模块,是运行在CATIA V5中的应用程序,可通过CATIA V5的界面访问.该模块是ADAMS与CATIA之间数据通讯的桥梁.利用它可以把其他ADAMS产品(如CAT/ADAMS)中得到的分析结果导入到CATIA中进行动画显示.
ADAMS/DMU模块的主要功能是:能够把ADAMS的分析结果导入到CATIA V5中;能够调整ADAMS部件名称与CATIA几何体相一致以便于显示;能够用装配的CATIA几何体动画显示仿真结果;在运动情况下,能产生一般几何体部件的包络线,执行动态干涉检查.
3.4 ADAMS软件接口模块
3.4.1 柔性分析模块(ADAMS/Flex)
ADAMS/Flex是ADAMS软件包中的一个集成可选模块,提供了与ANSYS,MSC/NASTRAN,ABAQUS,I-DEAS等软件的接口,可以方便地考虑零部件的弹性特性,建立多体动力学模型,以提高系统仿真的精度.ADAMS/Flex模块支持有限元软件中的MNF(模态中性文件)格式.结合ADAMS/Linear模块,可以对零部件的模态进行适当的筛选,去除对仿真结果影响极小的模态,并可以人为控制各阶模态的阻尼,进而大大提高仿真的速度.同时,利用ADAMS/Flex模块,还可以方便地向有限元软件输出系统仿真后的载荷谱和位移谱信息,利用有限元软件进行应力,应变以及疲劳寿命的评估分析和研究.
3.4.2 控制模块(ADAMS/Controls)
ADAMS/Controls是ADAMS软件包中的一个集成可选模块.在ADAMS/Controls中,设计师既可以通过简单的继电器,逻辑与非门,阻尼线圈等建立简单的控制机构,也可利用通用控制系统软件(如:Matlab,MATRIX,EASY5)建立的控制系统框图,建立包括控制系统,液压系统,气动系统和运动机械系统的仿真模型.
在仿真计算过程中,ADAMS采取两种工作方式:其一,机械系统采用ADAMS解算器,控制系统采用控制软件解算器,二者之间通过状态方程进行联系;其二,利用控制软件书写描述控制系统的控制框图,然后将该控制框图提交给ADAMS,应用ADAMS解算器进行包括控制系统在内的复杂机械系统虚拟样机的同步仿真计算.
这样的机械-控制系统的联合仿真分析过程可以用于许多领域,例如汽车自动防抱死系统(ABS),主动悬架,飞机起落架助动器,卫星姿态控制等.联合仿真计算可以是线性的,也可以是非线性的.使用ADAMS/Controls的前提是需要ADAMS与控制系统软件同时安装在相同的工作平台上.
3.4.3 图形接口模块(ADAMS/Exchange)
ADAMS/Exchange是ADAMS/View的一个集成可选模块,其功能是利用IGES,STEP,STL,DWG/DXF等产品数据交换库的标准文件格式完成ADAMS与其他CAD/CAM/CAE软件之间数据的双向传输,从而使ADAMS与CAD/CAM/CAE软件更紧密地集成在一起.
ADAMS/Exchange可保证传输精度,节省用户时间,增强仿真能力.当用户将CAD/CAM/CAE软件中建立的模型向ADAMS传输时,ADAMS/Exchange自动将图形文件转换成一组包含外形,标志和曲线的图形要素,通过控制传输时的精度,可获得较为精确的几何形状,并获得质量,质心和转动惯量等重要信息.用户可在其上添加约束,力和运动等,这样就减少了在ADAMS中重建零件几何外形的要求,节省建模时间,增强了用户观察虚拟样机仿真模型的能力.
3.4.4 CATIA专业接口模块(CAT/ADAMS)
为了使ADAMS更方便地与CATIA进行数据交换,Dassault Systems公司与美国MDI公司在著名汽车公司BMW,Chrysler和Peugeot等的大力支持下开发了CAT/ADAMS.
应用CAT/ADAMS可将ADAMS虚拟样机技术有机地融入CATIA之中,即同时将CATIA的运动学模型,几何图形和其他实体信息方便地传递至ADAMS;可以对整个产品进行动力学分析,并将分析结果反馈给CATIA;可以进行碰撞检测和间隙影响研究.采用这样的接口可以改进仿真精度,提高工程分析的速度和效率,从而快速评价多种设计方案.
3.4.5 Pro/E接口模块(Mechanical/Pro)
Mechanical/Pro是连接Pro/E与ADAMS之间的桥梁.二者采用无缝连接的方式,使Pro/E用户不必退出其应用环境,就可以将装配的总成根据其运动关系定义为机构系统,进行系统的运动学仿真,并进行干涉检查,确定运动锁止的位置,计算运动副的作用力.
Mechanical/Pro是采用Pro/Develop工具创建的,因此Pro/E用户可以在其熟悉的CAD环境中建立三维机械系统模型,并对其运动性能进行仿真分析.通过一个按键操作,可将数据传送到ADAMS中,进行全面的动力学分析.
3.5 ADAMS软件专用领域模块
3.5.1 轿车模块(ADAMS/Car)
ADAMS/Car是MDI公司与Audi,BMW,Renault和Volvo等公司合作开发的整车设计软件包,集成了他们在汽车设计,开发方面的专家经验,能够帮助工程师快速建造高精度的整车虚拟样机,其中包括车身,悬架,传动系统,发动机,转向机构,制动系统等,工程师可以通过高速动画直观地再现在各种试验工况下(例如:天气,道路状况,驾驶员经验)整车的动力学响应,并输出标志操纵稳定性,制动性,乘坐舒适性和安全性的特征参数,从而减少对物理样机的依赖,而仿真时间只是进行物理样机试验的几分之一.
ADAMS/Car采用的用户化界面是根据汽车工程师的习惯而专门设计的.工程师不必经过任何专业培训,就可以应用该软件开展卓有成效的开发工作.ADAMS/Car中包括整车动力学模块(Vehicle Dynamics)和悬架设计模块(Suspension Design),其仿真工况包括:方问盘角阶跃,斜坡和脉冲输入,蛇行穿越试验,漂移试验,加速试验,制动试验和稳态转向试验等,同时还可以设定试验过程中的节气门开度,变速器档位等.
3.5.2 悬架设计软件包(Suspension Design)
Suspension Design中包括以特征参数(前束,定位参数,速度)表示的概念式悬架模型.通过这些特征参数,设计师可以快速确定在任意载荷和轮胎条件下的轮心位置和方向.在此基础上,快速建立包括橡胶衬套等在内的柔体悬架模型.
应用Suspension Design,设计师可以得到与物理样机试验完全相同的仿真试验结果.Suspension Design采用全参数的面板建模方式,借助悬架面板,设计师可以提出原始的悬架设计方案.在此基础上,通过调整悬架参数(例如连接点位置和衬套参数)就可以快速确定满足理想悬梁特性的悬梁方案.
Suspension Design可以进行的悬梁试验包括:单轮激振试验,双轮同向激振试验,双轮反向激振试验,转向试验和静载试验等,输出39种标准悬架特征参数.
3.5.3 概念化悬架模块(CSM)
CSM(Conceptual Suspension Mole)概念化悬架模块是一个选装模块,可作为ADAMS/Car的一部分,也可以单独使用.利用CSM,通过预先定义悬架运动时或受外力作用时车桥的轨迹,可以在ADAMS/Car中实现悬架的运动分析.
利用CSM不需要建立详细的多体悬架模型,就可以研究系统级的车辆动力学性能.因为特征文件SCF中不包含任何相关的几何信息,所以CSM模型不但可以与他人(例如:零件供应商)共享悬架特征文件(SCF),而且不必担心泄密.与多体悬架模型相比,CSM提供了悬架的运动性能分析,只注重悬架布局的最终结果,可以快速建立简化的14DOF的汽车模型,该汽车模型中包含非线性的弹性动力学性能的多体悬架模型.
使用CSM可在同一个车辆装配中把概念化悬架与多体悬架结合使用;可以通过表格数据(2维或3维的样条函数)或二元多项式系数定义悬架特征曲线;从ADAMS/Car多体悬架分析中可以自动产生悬架特征SCF文件;用户可以如同悬架设计模块一样进行整车的仿真分析.
❹ 用应变片测桥梁固有频率步骤
测量方法一般是通过加应变片或振动传感器来测
振动传感器一般选用加速回度答振动传感器
将加速度传感器安装在振动系统上,可布置多个点,以做比较（注意,振动节点上是没有振幅的,所以如果出现无振幅的现象,你需要修改振动传感器的位置）
得到振动数据后,通过快速傅里叶变换FFT可以得到各阶模态,也就是各阶固有频率.
❺ 晶体中的晶体缺陷有哪些
晶体结构中质点排列的某种不规则性或不完善性。又称晶格缺陷。表现为晶体结构中局部范围内，质点的排布偏离周期性重复的空间格子规律而出现错乱的现象。根据错乱排列的展布范围，分为下列4种主要类型。
①点缺陷。只涉及到大约一个原子大小范围的晶格缺陷。它包括：晶格位置上缺失正常应有的质点而造成的空位；由于额外的质点充填晶格空隙而产生的填隙；由杂质成分的质点替代了晶格中固有成分质点的位置而引起的替位等。在类质同象混晶中替位是一种普遍存在的晶格缺陷。
②线缺陷—位错。位错的概念1934年由泰勒提出到1950年才被实验所实具有位错的晶体结构，可看成是局部晶格沿一定的原子面发生晶格的滑移的产物。滑移不贯穿整个晶格，晶体缺陷到晶格内部即终止，在已滑移部分和未滑移部分晶格的分界处造成质点的错乱排列，即位错。这个分界外，即已滑移区和未滑移区的交线，称为位错线。位错有两种基本类型：位错线与滑移方向垂直，称刃位错，也称棱位错；位错线与滑移方向平行，则称螺旋位错。刃位错恰似在滑移面一侧的晶格中额外多了半个插入的原子面，后者在位错线处终止。螺旋位错在相对滑移的两部分晶格间产生一个台阶，但此台阶到位错线处即告终止，整个面网并未完全错断，致使原来相互平行的一组面网连成了恰似由单个面网所构成的螺旋面。
③面缺陷。是沿着晶格内或晶粒间的某个面两侧大约几个原子间距范围内出现的晶格缺陷。主要包括堆垛层错以及晶体内和晶体间的各种界面，如小角晶界、畴界壁、双晶界面及晶粒间界等。其中的堆垛层错是指沿晶格内某一平面，质点发生错误堆垛的现象。如一系列平行的原子面,原来按ABCABCABC……的顺序成周期性重复地逐层堆垛，如果在某一层上违反了原来的顺序，如表现为ABCABCAB│ABCABC……，则在划线处就出现一个堆垛层错，该处的平面称为层错面。堆垛层错也可看成晶格沿层错面发生了相对滑移的结果。小角晶界是晶粒内两部分晶格间不严格平行，以微小角度的偏差相互拼接而形成的界面。它可以看成是由一系列位错平行排列而导致的结果。在具有所谓镶嵌构造的晶格中，各镶嵌块之间的界面就是一些小角晶界。也有人把晶体中的包裹体等归为晶体缺陷而再分出一类体缺陷。
④体缺陷。体缺陷主要是沉淀相、晶粒内的气孔和第二相夹杂物等。
❻ 低碳钢焊接时热影响区各有哪些区段 各区段组织与性能上如何
1、过热区（1100℃以上）：晶粒粗大，可能出现魏式组织，硬化之后易产生裂纹，塑性不好。
2、正火区（850~℃）：金属发生重结晶，晶粒细化，韧性、塑性和强度提高，力学性能良好。
3、不完全重结晶区（700~850℃)：粗大的铁素体和细小的珠光体，铁素体的机械性能不均匀，在急冷条件下可能出现高碳马氏体，韧性和塑性下降，硬度上升力学性能较差。
(6)焊接固有应变包括哪些扩展阅读：
焊接热影响区的性能：
1、硬度：焊接热影响区的硬度主要取决于被焊钢种的化学成分和冷却条件，其实质是反映不同金相组织的性能。由于硬度试验比较方便，因此，常用热影响区的最高硬度HMAX来判断热影响区的性能，它可以间接预测热影响区的韧性、脆性和抗裂性等。
工程中已把热影响区的HMAX作为评定焊接性的重要指标。应当指出，即使同一组织也有不同的硬度，这与钢的含碳量以及合金成分有关。例如高碳马氏体的硬度可达600HV，而低碳马氏体只有350～390HV。
2、脆化：焊接热影响区的脆化常常是引起焊接接头开裂和脆性破坏的主要原因。脆性和韧性是衡量材料在冲击载荷作用下抵抗断裂的能力，是材料强度和塑性的综合体现。材料的脆性越高，意味着材料的韧性越低，抵抗冲击载荷的能力越差。
由于热影响区上微观组织分布是不均匀的，甚至在某些部位出现其强度远低于母材的情况，亦即发生了严重的脆化，因而使焊接热影响区成为整个接头的一个薄弱部位。因此，研究焊接热影响区的脆化问题，了解和认识脆化现象主要涉及粗晶脆化、组织脆化以及热应变时效脆化等脆化机制，从而提高其韧性以改善整个接头的力学性能。
3、韧化：焊接热影响区特别是熔合区和粗晶区是整个焊接接头的薄弱地带，因此，应采取措施提高焊接热影响区的韧性。
但焊接热影响区的韧性不可能像焊缝那样利用添加微量合金元素的方法加以调整和改善，它是材质本身所固有的，故只能通过提高材质本身的韧性和某些工艺措施在一定范围内加以改善。根据研究，焊接热影响区的韧化可采用以下两方面的措施。
4、软化：冷作强化或热处理强化的金属或合金，在焊接热影响区一般均会产生不同程度的失强现象，最典型的是经过调质处理的高强钢和具有沉淀强化及弥散强化的合金，焊后在热影响区产生的软化或失强。冷作强化金属或合金的软化，则是由再结晶引起的。热影响区软化或失强对焊接接头力学性能的影响相对较小，但却不易控制。
❼ 电介质的主要参数有哪些要详细
不导电的物质，如空气、玻璃、云母片、胶木等。
电介质包括气态、液态和固态等范围广泛的物质。固态电介质包括晶态电介质和非晶态电介质两大类，后者包括玻璃、树脂和高分子聚合物等，是良好的绝缘材料。凡在外电场作用下产生宏观上不等于零的电偶极矩，因而形成宏观束缚电荷的现象称为电极化，能产生电极化现象的物质统称为电介质。电介质的电阻率一般都很高，被称为绝缘体。有些电介质的电阻率并不很高，不能称为绝缘体，但由于能发生极化过程，也归入电介质。通常情形下电介质中的正、负电荷互相抵消，宏观上不表现出电性，但在外电场作用下可产生如下3种类型的变化：①原子核外的电子云分布 产生畸变，从而产生不等于零的电偶极矩，称为畸变极化；②原来正、负电中心重合的分子，在外电场作用下正、负电中心彼此分离，称为位移极化；③具有固有电偶极矩的分子原来的取向是混乱的，宏观上电偶极矩总和等于零，在外电场作用下，各个电偶极子趋向于一致的排列，从而宏观电偶极矩不等于零，称为转向极化。
电介质的特征是以正、负电荷重心不重合的电极化方式传递或记录（存储）电的作用和影响；在其中起主要作用的是束缚电荷。电介质物理主要是研究介质内部束缚电荷在电或和光的作用下的电极化过程，阐明其电极化规律与介质结构的关系，揭示介质宏观介电性质的微观机制，进而发展电介质的效用。电介质物理也研究电介质绝缘材料的电击穿过程及其原理，以利于发展电绝缘材料。
实际上金属也具有介电性质；但金属的介电性是来源于电子气在运动过程中感生出虚空穴（正电荷）所引起的动态屏蔽效应。因其基本上不涉及束缚电荷，故不把金属的介电性列入电介质物理研究的范畴。电介质有气体的、液体的和固体的，分布极广。
基本概念 电极化过程 电极化的基本过程有三：①原子核外电子云的畸变极化；②分子中正、负离子的（相对）位移极化；③分子固有电矩的转向极化。在外界电场作用下，介质的介电常数 ε是综合地反映这三种微观过程的宏观物理量；它是频率 ω的函数ε(ω)。只当频率为零或频率很低（例如1千赫）时,三种微观过程都参与作用，这时的介电常数ε(0)对于一定的电介质而言是个常数，通称为介电常数，这也就是静电介电常数εs或低频介电常数。随着频率的增加，分子固有电矩的转向极化逐渐落后于外场的变化，这时，介电常数取复数形式ε(ω)＝ε′(ω)-jε〃(ω)，其中虚部ε〃(ω)代表介质损耗；它是由于电极化过程追随不上外场的变化而引起的。实部随着频率的增加而显著下降，虚部出现峰值,如图1所示。频率再增加，实部ε′(ω)降至新值，虚部ε〃(ω)变为零，这表示分子固有电矩的转向极化已不能响应了。当频率进入到红外区，分子中正、负离子电矩的振动频率与外场发生共振时，实部ε′(ω)先突然增加，随即陡然下降,ε〃(ω)又出现峰值；过此以后，正、负离子的位移极化亦不起作用了。
在可见光区,只有电子云的畸变极化在起作用了,这时实部取更小的值，称为光频介电常数，记以ε→∞，虚部对应于光吸收。光频介电常数ε→∞实际上随频率的增加而略有增加,这是正常色散。在某些频率时,实部ε′(ω)先突然增加随即陡然下降，与此同时虚部ε〃(ω)出现峰值，这对应于电子跃迁的共振吸收。对于电介质，麦克斯韦方程组指出,光的折射率n的二次方等于介电常数即光频介电常数ε→∞(n2=ε→∞)。拿水来说，因为水分子具有很大的固有电矩，水的静电介电常数为81。但是，它的折射率为1.33，亦即水的光频介电常数ε→∞约为1.77，比81小得多；这是因为在极高频的光电场作用下，只有电子过程才起作用的缘故。
对于结构紧密的固态介质，除接近熔点时的情况外，分子电矩的直接转向过程是不存在的。但固态介质中总是有缺陷的，在外电场作用下，带电缺陷从一个平衡位置跳跃到另一个平衡位置，其效果就相当于电矩的转向。一些具有强离子性(键)的固体，它们的静电介电常数εs总比n2的数值大得多，除离子位移极化的贡献外，差值就是带电缺陷在外电场作用下的跳跃所引起的。只有共价键的原子晶体，如金刚石、锗、硅等，它们的静电介电常数εs的数值才与n2的数值很接近。但是，对于Ⅲ-Ⅴ族化合物,如GaAs、InP等，它们虽然主要是共价(键)结构，但因附加了离子键，其静电介电常数εs也比折射率二次方值n2大得多。
因此，研究介电常数随频率的变化即研究介电常数的频散（色散）关系、研究介质损耗、介质吸收以及介质弛豫，对于分析分子和固体的结构、化学键的性质以及分子的转动、离子的振动等显然是十分重要的。这些研究既是电介质物理的重要内容，也是分子物理、固体物理的重要内容。微波波谱学、红外光谱学以及激光光谱学与电介质物理有着互相交叠的领域，这些研究从不同的角度发展，相辅相成，相得益彰，在物理学和化学上占据着重要的地位。这些工作对于高分子材料、玻璃陶瓷材料以及非晶态材料的发展，是非常重要的。
有效场 在电介质物理的发展过程中，有效场或内（电）场问题，始终是个困难的理论问题，曾引起过许多学者的讨论，但一直没有得到圆满的解决。问题是这样提出的，在外电场的作用下，电介质内部发生电极化，整个介质出现宏观电场，但作用在每个分子、原子上使之发生极化的有效场（内场）显然不包括该分子、原子自身极化所产生的电场，因而有效场不等于宏观场。考虑有效场时，必须把所讨论的分子（或原子）排除。对于所讨论的分子（原子）来说，近邻的和远离的其他分子所发生的作用并不相同；远离的只有长程作用，近邻的还有短程作用。在讨论这问题时，H.A.洛伦兹设想以所考虑的分子（原子）为球心，作一球,半径足够大,球外可作为连续介质处理，对球内则必须具体考虑结构。当介质具有对称中心时，洛伦兹得出结论，球内其他分子对中心分子的作用互相抵消，球外则可归结为空球表面的极化在中心所产生的场，即4πP/3（CGS制）,其中P 代表介质的极化强度。这叫做洛伦兹有效场或内场，其中E 代表外加电场。实践表明,对于不具固有电矩并有对称中心的介质,洛伦兹有效场是适用的。对于分子具固有电矩的极性介质，洛伦兹场的表示则完全失效。L.昂萨格曾作了讨论，但他的结果只能应用于极性不太强的液体。一般情形下，计算很繁复，问题没有得到圆满的解决。
学科内容 固态电介质分布很广而因具有许多可供利用的性质如电致伸缩、压电性、热电性和铁电性等，引起了广泛的研究，但过去多限于讨论它们的宏观性质。实际上，这些性质是与固体（晶体）内在结构、内部原子（离子）以及电子（主要指束缚电子）的运动密切相关的。现在，固态电介质物理与固体物理、晶体学和光学有着许多交叠的领域；特别是激光出现以后，研究电介质与激光的相互作用，又构成为固态激光光谱学、固态非线性光学和固态光学（固体光学性质）的重要内容。
离子晶体中点阵振动的光频波导致点阵的电极化；这类光频波和离子的位移极化所引起的介电性质和对光的红外吸收与喇曼散射以及一些特殊的光学性质，长期以来就是固体物理的研究对象；也属电介质物理和光学的研究范畴。碱卤晶体中的F 心以及与之相关的各种色心，人们从30年代起，就不断地进行研究，推动了固体物理的发展，对于固体发光、固体激光的发展也起着促进作用。近年来，研究色心激光并发展可调的红外色心激光器是很受重视的课题。为了研究F心,当初所提出关于离子晶体中电子自陷的极化子模型即运动电子和它周围畸变势的总体，现在已成为探讨离子性介电晶体和带有离子性（键）的半导体包括Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族半导体中电子过程的研究对象。这些也是电介质物理研究的范畴。
固体（晶体）中的电极化过程，实际上是点阵的集体运动。研究电极化的集体运动是固体元激发理论的一部分。极化子就是一种元激发(见固体中的元激发)。按固体元激发理论,固体的介电常数不仅是频率的函数,而且也是极化波矢 k的函数；后者称为空间色散。研究介电函数ε(ω,k)的规律与电极化元激发性质的关系又会使固态电介质物理发展到一个新阶段。
当前固态电介质物理的研究重点，还在于研究无机电介质材料的机电、电光和铁电等性质。
电致伸缩 固体中的电极化会引起内应力，从而引起固体的形变；即电致形变。对于一般固体，内应力与外电场强度的二次方成正比，这种电致形变是二阶效应，通称为电致伸缩。除钛酸钡、 锆钛酸铅(PZT)及其复合物等少数晶态材料外，一般电致伸缩效应是很小的。但在巨脉冲的强激光作用下，激光的强电场通过电致伸缩效应，在固体介质中构成甚强的超声行波场，从而引起受激布里渊散射，十分使人注目。利用受激布里渊散射，有可能制成连续可调的激光器。
压电性 没有中心反演对称的一些带有离子性(键)的晶体,在电场作用下，内应力与外电场强度成正比,具有一阶的电致形变效应，这个效应显著。这些非中心对称的晶体称为压电晶体；它们在外界压力的作用下，通过内部的电极化过程，使晶体表面出现面电荷，这称为压电效应。压电晶体种类很多，最常见而用得广的有石英、罗谢耳盐、KDP、ADP、LiNbO3、LiTaO3等等。一些具闪锌矿结构的晶体，如GaAs、CuCl、ZnS、lnP等，它们是压电半导体。还有压电陶瓷如 PZT。石英晶体作为无线电频的振荡器，就利用了它的逆压电效应，特别是它的热胀系数很小，具有（机械）稳频作用，在电信上、电子技术上应用很广。罗谢耳盐用作为耳塞听筒或电唱头的材料，是由于它的压电性能强而制作较简易,ADP则是水声（声呐）的听音器的重要材料。现在应用最广的是压电陶瓷 PZT。研究压电晶片的切型及其振荡模式是40年代以来固体电介质物理的重要课题。压电方面的研究成果在技术上得到广泛的应用,促进了无线电技术、超声技术、水声技术的发展，在激光技术上也有重要应用。
透明的（包括红外透明但可见光区不透明的）压电晶体是电光晶体（具有一阶电光效应），它们的折射率可以通过外加电场而灵敏地改变，在激光调制上有重要的用途。KDP、 CuCl、GaAs等是重要的电光晶体。新型的电光晶体有铌酸锶钡(BSN)、铌酸钡钠(BNN)等。透明的压电陶瓷PLZT也是新型的电光材料。
热电性 压电晶体中有重要的一类，具有自发极化并具有较大的热胀系数，称为热电晶体。这类晶体现已成为红外探测的重要材料。原来，晶体处于自发极化状态、表面已经有感应电荷，但这些电荷为吸附着的空气离子所抵消。当温度改变，由于较大的热胀系数，引起较大的形变，从而电极化强度发生显著的变化；这时晶体上的面电荷亦发生显著的变化，能够被探测出来。重要的热电晶体都是铁电体如LiNbO3、TGS和BSN、BNN等。PZT也是重要的热电材料。
铁电性 介电晶体有很重要的一类，例如BaTiO3、SrTiO3、LiNbO3等，叫铁电体；在各自一定的特征温度（称为铁电的居里温度）之下,晶体中出现自发极化,并且自发极化可以随外电场反向而反向；在交变电场作用下，显示电滞回线。拿钛酸钡来说，它在120°C以上,没有自发极化,晶体结构属立方晶系。当温度降至120°C以下，晶体出现自发极化，与此同时，结构的对称性降低（如温度在5°C以上，则结构属正方系）,出现电滞回线，晶体中形成电畴。自发极化的出现，总伴随着结构的变化，对称性的降低(对称性破缺)，是一种相变过程。钛酸钡在120°C以上时，晶体中没有自发极化,是为顺电相。顺电相的钛酸钡具有反演对称中心，不是压电晶体。在120°C以下，铁电相的钛酸钡不具有反演对称中心,成为压电晶体、 电光晶体，也是热电晶体。室温下，TGS、LiNbO3也是铁电体。KDP、ADP在室温附近是压电晶体、电光晶体;但KDP在-150°C以下才是铁电体,ADP在-125°C以下是反铁电体。石英与GaAs和CuCl是压电晶体，但不是铁电体。铁电体必是压电体、热电体，如果对光透明的话,也就是电光晶体。BSN、BNN是铁电电光晶体而GaAs、CuCl则是压电电光晶体；前者的工作电压比后者低得多，在这一点上说，前者比后者优越。
研究铁电体的相变即研究自发极化发生的机理是固态电介质物理也是固体物理的主要课题。现在知道，晶体中自发极化的出现是与点阵振动的某一振动频率〔例如，横光频支(TO)的振动频率〕趋于零值(ωTO→0)有关的。频率趋于零值的振动模式叫做软模。这方面已发展成铁电软模理论。实际上，软模理论对一般固态相变例如合金相变问题也原则上适用。
非线性极化 通常研究电极化问题时，外加电场甚弱、极化强度与外场成正比，这是线性极化。当外场增强，就可能出现非线性极化。但只在非中心对称的压电晶体、铁电晶体中才能观测到二阶的非线性极化，所以，过去已常把压电、铁电材料称为非线性电介质。激光的光电场很强，首先在石英晶体中观察到光倍频现象，其后用KDP、ADP可以很容易实现光倍频和光混频（包括差频与和频）以及参量振荡。利用LiNbO3可以使激光的频率连续可调。这些以及其他一些非线性光学效应的出现，引起了广泛的研究，从而发展为非线性光学学科。石英、KDP、ADP、CuCl、GaAs、LiNbO3、BSN、BNN以及PLZT等就成为非常重要的非线性光学介质。电介质物理与非线性光学有着广阔的交叠领域，但两者研究角度是不同的。电介质物理是研究激光作用下电光介质中的非线性电极化过程与介质结构的关系；把宏观的电光(非线性光学)性能与物质的微观组态联系起来，才可能有的放矢地发展制备出性能优异的非线性光学材料。看来，铁电电光材料会比压电电光材料优越，只是目前对于一些问题的规律尚掌握得不够，同时由于技术条件的限制，实际和要求之间还存在很大差距（例如，BSN、BNN在性能上远没有达到要求）。
把激光作为工具，研究固态电介质内的电极化过程，这就是固态电介质喇曼光谱的研究。在一定意义上说，这也就是研究点阵振动光频波与激光的相互作用；研究固态电介质中极化元激发(包括极化子,见固体中的元激发)与激光的相互作用。铁电电光的性能比较优越,就是由于晶体中存在自发极化，因此，研究铁电相变前后的（亦即软模的）激光喇曼散射，不仅可以揭示铁电相变过程的规律，而且也可以提供关于铁电电光性能的分析。所以，电介质物理与固态激光光谱学也有着宽广的交叠领域。
驻极体 这是一类具有长期保持电荷能力的电介质材料的总称。驻极体已发现很久，但在长期发展中，它们似乎只有理论上的意义。直到聚合物驻极体被发现后，由于该材料具有优异的储存电荷能力以及薄膜的可任意弯曲性质，驻极体的研究才受到了人们的重视。聚合物驻极体作为一种新的功能材料也得到了广泛的应用。驻极体能产生约30千伏／厘米的强外电场，使它们能够应用于许多目的。现在国际上已有用薄膜驻极体制成的话筒商品出售。驻极体的电荷存储性能已被应用于静电摄影术。这方面的技术由于光电导成像的研究有了重要突破，导致了静电复印技术的发展。近年来还利用驻极体制成气体过滤器、光显示系统及辐射计量仪等。商业用的气体过滤器用负电晕驻极纤维材料依靠静电吸力来捕捉微小粒子。
固体电介质的击穿 电导率很小的电介质用来作为电绝缘材料，称为绝缘体。电介质能够经受而不致损坏的最大电场(约107～108V/m)称为击穿场强,这是绝缘性能好坏的一个重要标志。当外加电场超过此值时，电介质的电导突然增大甚至引起结构损坏或破碎，称为介电击穿。击穿的过程首先是在外电场不变情况下介质中的电流迅速增大。接着在介质中形成导电的沟道如图2所示。通常在两电极间有一个主沟道和许多分支。沟道中的固体已部分气化形成结构上的损坏。沟道取向与电介质微观结构、杂质、缺陷、外加电极形状等有关。
介电击穿过程很复杂，除与物质本身性质有关外还与样品厚度、电极形状、环境温度、湿度和气压、所加电场波形等有关。实验数据很分散，各种理论模型只能分别在一定范围内说明问题。有三种类型的介电击穿。
① 热击穿。电极间介质在一定外加电压作用下，其中不大的电导最初引起较小的电流。电流的焦耳热使样品温度升高。但电介质的电导会随温度迅速变大而使电流及焦耳热增加。若样品及周围环境的散热条件不好，则上述过程循环往复，互相促进，最后使样品内部的温度不断升高而引起损坏。在电介质的薄弱处热击穿产生线状击穿沟道。击穿电压与温度有指数关系，与样品厚度成正比；但对于薄的样品，击穿电压比例于厚度的平方根。热击穿还与介质电导的非线性有关，当电场增加时电阻下降，热击穿一般出现于较高环境温度。在低温下出现的是另一种类型的电击穿。
② 电击穿。又称本征击穿。电介质中存在的少量传导电子在强外电场加速下得到能量。若电子与点阵碰撞损失的能量小于电子在电场加速过程中所增加的能量，则电子继续被加速而积累起相当大的动能，足以在电介质内部产生碰撞电离，形成电子雪崩现象。结果电导急剧上升，最后导致击穿。1935年，A.R.希佩尔最先提出电子碰撞电离概念。后来，H.弗罗利希等人曾对击穿场强作过定量计算。开始击穿时电子所须具有的能量称为击穿判据。
在不完整或掺杂单晶和一些非晶态电介质中，缺陷和杂质形成的浅位阱束缚的电子所需激活能要比禁带宽度小很多。受外电场加速的传导电子更容易使这部分电子被激活参与导电而引起击穿。
电击穿的另一种机制是1934年C.曾讷提出来的内部冷发射模型。认为强外电场使能带发生倾斜。因而价带上的电子出现隧道效应。当场强为106V/cm数量级时,电子可通过隧道效应移动几百个原子的距离。在约10-12秒时间内导带就可以出现足够数量的电子而引起击穿。
此外，在强电场下金属电极中的自由电子也可以注入于电介质而参与导电，称为外部冷发射。
在研究碱族卤晶体的电击穿时，还提出了等离子体“电磁箍缩模型”。
③ 化学击穿。电介质中强电场产生的电流在例如高温等某些条件下可以引起电化学反应。例如离子导电的固体电介质中出现的电解、还原等。结果电介质结构发生了变化，或者是分离出来的物质在两电极间构成导电的通路。或者是介质表面和内部的气泡中放电形成有害物质如臭氧、一氧化碳等，使气泡壁腐蚀造成局部电导增加而出现局部击穿，并逐渐扩展成完全击穿。温度越高，电压作用时间越长，化学形成的击穿也越容易发生。
以上各种击穿类型有时是某一种占主要，有时是几种原因的叠加。在击穿过程中也可出现不同类型的变化。研究电介质击穿有重要的科学意义和实用价值。它涉及材料的物质结构、杂质缺陷、能带结构、强场下的载流子输运过程、弛豫机制以及电子与声子、电子与电子间的相互作用等。在实用上，它关系到高电压输送与变换、高能粒子加速器、强激光与物质相互作用以及强场下半导体、电介质的大容量储能和大功率换能等。
研究电介质宏观介电性质及其微观机制以及电介质的各种特殊效应的物理学分支学科。基本内容包括极化机构、标志介电性质的电容率与介质的微观结构以及与温度和外场频率间的关系、电介质的导热性和导电性、介质损耗、介质击穿机制等。此外，还有许多电介质具有的各种特殊效应。
电介质性质 电介质包括气态、液态和固态等范围广泛的物质。固态电介质包括晶态电介质和非晶态电介质两大类，后者包括玻璃、树脂和高分子聚合物等，是良好的绝缘材料。凡在外电场作用下产生宏观上不等于零的电偶极矩，因而形成宏观束缚电荷的现象称为电极化，能产生电极化现象的物质统称为电介质。电介质的电阻率一般都很高，被称为绝缘体。有些电介质的电阻率并不很高，不能称为绝缘体，但由于能发生极化过程，也归入电介质。通常情形下电介质中的正、负电荷互相抵消，宏观上不表现出电性，但在外电场作用下可产生如下3种类型的变化 ：① 原子核外的电子云分布 产生畸变，从而产生不等于零的电偶极矩，称为畸变极化 ；②原来正、负电中心重合的分子，在外电场作用下正、负电中心彼此分离，称为位移极化；③具有固有电偶极矩的分子原来的取向是混乱的，宏观上电偶极矩总和等于零，在外电场作用下，各个电偶极子趋向于一致的排列，从而宏观电偶极矩不等于零，称为转向极化。电介质极化时，电极化强度矢量P与总电场强度E的关系为P＝ε0χeE，ε0为真空电容率，χe为电极化率，εr＝1＋χe称为相对电容率(见电极化强度 ，电极化率）。电极化率或电容率与外电场的频率有关。对静电场或极低频电场，上述3种极化类型都参与极化过程 ，一定电介质的电容率为常量。电场频率增加时，转向极化逐渐跟不上外电场的变化，电容率变为复数，虚部的出现标志着电场能量的损耗，称为介电损耗。频率进一步增加时，转向极化失去作用，电容率减小。在红外线波段，电介质正、负电中心的固有振动频率往往与外场频率一致，从而产生共振，表现为电介质对红外线的强烈吸收。在吸收区，电容率的实部和虚部均随频率发生大起大落的变化。在可见光波段，位移极化也失去作用，只有畸变极化起作用。光频区域的电容率实部进一步减小，它对应电介质的折射率，虚部决定了对光波的吸收。在强电场（如激光）作用下，极化强度 P 与电场强度E不再有线性关系 ，这使电介质表现出种种非线性效应（见非线性光学）。各向异性晶体的电容率不能简单地用一个数来表示，需用张量表示。
电介质特殊效应 对电介质特殊效应的理论和应用构成了电介质物理学另一方面的研究内容。这些特殊效应包括 ：①压电效应。一些晶体因受外力而产生形变时，会发生极化现象，在相对两面上形成异号束缚电荷，称为压电效应。压电晶体种类很多，常见的有石英、酒石酸钾钠（罗谢耳盐）、磷酸二氢钾（KDP）、磷酸二氢铵（ADP）、钛酸钡，以及砷化镓、硫化锌等半导体和压电陶瓷等。压电晶体的机械振动可转化为电振动，常用来制造晶体振荡器，其突出优点是振荡频率的高度稳定性，无线电技术中可用来稳定高频振荡的频率，这种振荡器已广泛用于石英钟。压电晶体还普遍用于话筒、电唱头等电声器件中。利用压电现象可测量各种情形下的压力、振动和加速度等。
②电致伸缩。是压电效应的逆效应。一些晶体在电场作用下会发生伸长或缩短形变，称电致伸缩。利用电致伸缩效应可将电振动转变为机械振动，常用于产生超声波的换能器，以及耳机和高音喇叭等。
③驻极体。除去外电场或外加机械作用后，仍能长时间保持极化状态的电介质称为驻极体。驻极体同时具有压电效应和热电效应。技术上大多采用极性高分子聚合物作为驻极体材料。驻极体能产生30千伏／厘米的强电场。驻极体能存储电荷的性能已被用于静电摄影术和吸附气体中微小颗粒的气体过滤器。
④热电效应。具有自发极化造成的宏观电偶极矩，并具有较大热胀系数的晶体称为热电晶体。处于自发极化状态的热电晶体，在电偶极矩正、负两端表面上本来存在着由极化形成的束缚电荷，但由于吸附了空气中的异号离子而不表现出带电性质。当温度改变时，热电晶体的体积发生显著变化，从而导致极化强度的明显改变，破坏了表面的电中性，表面所吸附的多余电荷将被释放出来，此现象称为热电效应。经人工极化的铁电体和驻极体都具有热电效应。热电效应已用于红外线探测和热成像技术。
⑤电热效应。热电效应的逆效应，具有电热效应的电介质（多为驻极体）称为电热体。在绝热条件下借助于外电场改变电热体的永久极化强度时，它的温度会发生变化，此称为电热效应。绝热去极化可降低温度，与绝热去磁法（见磁热效应）一样可用来获得超低温。常用的电热材料有钛酸锶陶瓷和聚偏氟乙烯（PVF）等驻极体。
⑥电光效应。某些各向同性的透明电介质在电场作用下变成光学各向异性的效应。
⑦铁电性。在一些电介质晶体中存在许多自发极化的小区域，每个自发极化的小区域称为铁电畴，其线度为微米数量级。同一铁电畴内各个电偶极矩取向相同，不同铁电畴的自发极化方向一般不同，因而宏观上总的电偶极矩为零。在外电场作用下各铁电畴的极化方向趋于一致，极化强度 P与电场强度E有非线性关系 。在峰值固定的交变电场反复作用下，P与E的关系曲线类似于磁滞回线（见铁磁性），称为电滞回线。以上性质称为铁电性，具有铁电性的电介质称铁电体 。当温度升高到某一临界值Tc时，铁电畴互解，铁电性消失 ，铁电体转变为普通顺电性电介质，Tc称为铁电居里温度。铁电体具有很高的电容率。铁电体必定同时具有压电性和热电性。
⑧铁弹性。一些晶体在其内部能形成自发应变的小区域，称为铁弹畴 ，同一铁弹畴内的自发应变方向（ 畴态 ）相同，任两个铁弹畴的畴态相同或呈镜面对称。外加应力可使铁弹畴从一个畴态过渡到另一畴态。外应力改变时 ，应变滞后于应力变化，且应力与应变是非线性关系。在周期性外应力作用下，应变与应力的关系曲线类似于磁滞回线，称为力滞回线。以上性质称为铁弹性，具有铁弹性的电介质称为铁弹体。铁弹体的电容率 、折射率 、电导率 、热胀系数、导热系数、弹性模量和电致伸缩率等因方向而异，且这种方向性会随应力而变，利用这些特点在制造力敏器件上有着广泛的应用前景。
❽ 求助固有应变如何确定
首先我抄声明一点，低应变不能袭检测出沉渣厚度。除此之外还不能检测出桩身渐粗、渐细、弯曲以及小缺陷；低应变能检测出空洞夹泥、断桩、离析、扩颈、缩颈、桩周土的土层变化、桩身材料变化。低应变检测反映比较明显的是截面面积变化，而非混凝土强度变化。
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❿ 什么是固有应力和固有应变
固有应力inherent stress。
没有外力作用而存在于物体内部的应力,称为固有应力。
所谓固有应变专，简单地可以理解为，属经过热循环后，残留在物体中的引起物体残余应力和变形的应变。也有的学者称它为残余塑变。它是物体产生应力和变形的根源。