二维颗粒结构中非线性波的传播和脉冲衰减

有序颗粒介质在冲击振动缓解、能量捕获和吸收等领域具有重要的研究价值。本文运用赫兹接触理论建立二维颗粒链数学模型,在冲击激励作用下,研究二维颗粒系统中脉冲波的传播特性、能量传递规律和传递力的降低机理。二维均匀颗粒系统嵌入了耦合颗粒以传递动能,初始脉冲激励在2列颗粒链间发生能量交换和脉冲等分现象,脉冲波在激励施加点附近发生强能量散射,激发出混合型的非线性波,即纵向传播的近零频率孤立波与横向高频剪切波。与一维均匀颗粒链相比,二维颗粒系统的末端传递力峰值得到了大幅度降低。通过改变颗粒间的质量比,在二维均匀颗粒链中引入轻珠链构成非均匀结构,沿纵向传播的孤立波在轻-重颗粒交界面发生反射,能量被局部约束在轻珠链中,使得一系列低幅值脉冲波按照不同的波速,延时释放到颗粒链末端,导致末端传递力峰值的进一步降低。