等向性材料等向性材料概念

在多数材料中，虽然材料上从一点到另一点的弹性特性不同，但是材料上每个点的弹性特性是相同的；这种材料被认为是各向同性的。在各个点上具有相同属性的各向同性材料被认为是均质的(如低碳钢)。

在不同方向具有不同弹性特性的材料被认为是各向异性的。

虽然结构材料在不同方向具有不同的弹性特性，但是这一变化受限制，比如，对于木材，材料有两个弹性模量值，一个是在木材纹理方向，一个是在横纹方向。在三个互相垂直方向具有不同的弹性特性的材料被认为是正交各向异性的。

工程材料属性主要由规定大小和形状的样机试验来决定。该试验可能是静态或动态试验，主要取决于研究的特殊性，也许最常用的力学静态试验是在各种材料中进行的拉力和压力试验。黑色及有色金属受到两种形式的试验，而压力试验通常在多数非金属材料中进行。其他静态试验包括弯曲试验、剪切试验和硬度试验，韧度材料

(即能抵抗冲击载荷)由冲击试验确定。

例如深拉延用板料，为了有最好的拉延性要求板面内各方向具有等向性(二维等向性)，但是厚度方向却不必有与板面内所有方向相同的等向性(三维等向性)。还有，电器、电机用的矽钢片，是用磁性异向性材料制造的。这些材料都可用某种塑性加工配合适当的热处理来制造。

焊接母材为7075一T6铝合金，其物理属性是随着温度变化的，如图1所示；其热物理性能与机械性能随温度的变化关系，如图2所示。高强度铝合金7075一T6的熔点介于477°C～638℃之间，本研究假设为500%。由于泊松比在熔化过程中变化不大，模拟中假设为常数0．33。

根据焊接属于大变形的特点，尤其是铝合金材料，使用双线性来表示应力一应变曲线，所以有弹性和塑性两个斜率。塑性选用的是双线性等向硬化模型(Bilinear Isotropic Hardening)，使用等向硬化的Von Mises屈服准则，所以含有包辛格效应(Bauschinger Effect)，这个选项一般用于初始等向性材料的大应变问题。

焊接工件为平板，尺寸为160×120×6mm³。在模拟分析中，由于焊缝两边几何尺寸完全对称，因此只取一半分析以节省计算时间。本研究之焊接条件采单V形坡口方式对接焊，共有0°、45°、60°和90°四种不同的角度。不同角度之单V坡口代表不同的填充金属量与熔化金属量。许多研究者均指出，在不损及材料的功能及强度下，减少焊缝填充金属量有助于减少焊件的热输入量和角变形。

玻璃是以石英砂、纯碱、石灰石等无机氧化物为主要原料，与某些辅助性原料经高温熔融，成型后经过冷却而成的固体。与陶瓷不同的是，它是无定形非结晶体的均质同向性材料。

玻璃是现代室内设计的主要材料之一。随着现代建筑发展的需要和玻璃制作技术上的飞速进步，玻璃正在向多品种、多功能方面发展。玻璃由过去单纯的采光和装饰功能，逐渐向着控制光线、调节热量、节约能源、控制噪声、降低建筑自重、改善建筑环境、提高建筑艺术等多种功能发展，而且具有高度装饰性和多种适用性的玻璃新品种也不断出现，为室内设计提供了更多选择的可能性。 2100433B

天线12.1 天线方向性

发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。垂直放置的半波对称振子具有平放的 “面包圈” 形的立体方向图。立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，平面方向图用来描述天线在某指定平面上的方向性。

天线12.2 方向性增强

若干个对称振子组阵，能够控制辐射，产生“扁平的面包圈” ，把信号进一步集中到在水平面方向上。

下图是4个半波振子沿垂线上下排列成一个垂直四元阵时的立体方向图和垂直面方向图。

也可以利用反射板可把辐射能控制到单侧方向，平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下面的水平面方向图说明了反射面的作用------反射面把功率反射到单侧方向，提高了增益。

抛物反射面的使用，更能使天线的辐射，像光学中的探照灯那样，把能量集中到一个小立体角内，从而获得很高的增益。不言而喻，抛物面天线的构成包括两个基本要素：抛物反射面和放置在抛物面焦点上的辐射源。

天线12.3 波瓣宽度

方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。参见图1.3.4 a ,在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低 3 dB（功率密度降低一半）的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称 波束宽度 或主瓣宽度或 半功率角）。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。

还有一种波瓣宽度，即10dB波瓣宽度，顾名思义它是方向图中辐射强度降低 10dB （功率密度降至十分之一） 的两个点间的夹角，见图1.3.4 b。

天线12.4 前后比

方向图中，前后瓣最大值之比称为前后比，记为 F / B 。前后比越大，天线的后向辐射（或接收）越小。前后比F / B 的计算十分简单：

F / B = 10 Lg {（前向功率密度）/（后向功率密度）}

对天线的前后比F / B有要求时，其典型值为 （18 ~30）dB，特殊情况下则要求达（35 ~ 40）dB。

天线12.5 近似计算式

1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益：

G（dBi）= 10 Lg { 32000 / （ 2θ3dB,E ×2θ3dB,H ）}

式中， 2θ3dB,E 与 2θ3dB,H 分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度；

32000 是统计出来的经验数据。

2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：

G（dB i）=10 Lg { 4.5 ×（ D / λ0 ）2}

式中，D 为抛物面直径；

λ0 为中心工作波长；

4.5 是统计出来的经验数据。

3）对于直立全向天线，有近似计算式

G（ dBi ）= 10 Lg { 2 L / λ0 }

式中，L 为天线长度；

λ0 为中心工作波长；

天线12.6 上旁瓣抑制

对于基站天线，人们常常要求它的垂直面（即俯仰面）方向图中，主瓣上方第一旁瓣尽可能弱一些。这就是所谓的上旁瓣抑制 。基站的服务对象是地面上的移动电话用户，指向天空的辐射是毫无意义的。

天线12.7 天线的下倾

为使主波瓣指向地面，安置时需要将天线适度下倾。

以每克干煤在常温（30℃）、常压（1.013×10⁵Pa）下吸氧量作为分类的主要指标，煤的自燃倾向性等级分类指标如表1、表2。

表1 煤样干燥无灰基挥发分V_daf>18%时自燃倾向性分类

表2 煤样干燥无灰基挥发分V_daf≤18%时自燃倾向性分类