基于多重散射波波速变化的滑坡实时监测方法与应用研究

基于地震学领域的背景噪声和声学领域的多重散射波理论,提出一种实时监测岩质边坡内部岩体波速变化的新方法。该方法通过在地表设置的地震仪,测量背景噪声产生的震动信号。通过多重散射波的相关分析,可以得到滑坡内部包含滑移面的岩体相对波速变化。利用该方法在滑坡灾害频发的四川省汉源县瀑布沟水电站库首右岸的变形体边坡上开展野外监测试验,发现边坡内部岩体波速随季节而变化,并受到附近地震和降雨等因素的影响。具体说来波速随着季节温度的升高而增加,地震会造成波速的减小但是会在短时间内恢复,降雨则会导致波速的持续下降。观察到在边坡局部小规模滑坡前约7 d,波速出现了显著的异常下降并停留在一个最小值上。

功能梯度材料亚表面缺陷的热波多重散射问题

基于热传导波动模型,采用波函数展开法,研究了半无限功能梯度材料亚表面球形缺陷的热波多重散射。给出了热波散射的一般解。温度波由调制光束在材料表面激发,球形缺陷表面的边界条件为绝热,非均匀参数为指数函数变化。分析了结构几何参数和物理参数对温度分布的影响,并给出了温度变化的数值结果。本研究可为功能梯度材料的分析研究、物理反问题和红外热波成像等提供理论基础和参考数据。

亚表面双圆柱异质缺陷的热波多重散射研究

针对半无限体内亚表面含双圆柱异质缺陷问题,基于非傅里叶热传导方程,采用波函数展开法和镜像法,研究了异质体缺陷的热波多重散射与温度分布,并给出了亚表面异质双圆柱热波多重散射的一般解。通过数值计算,给出了不同物理参数和几何参数下亚表面异质双圆柱的材料表面温度分布曲线,分析了各参数对材料表面温度分布的影响,特别是热波本身特性与缺陷性质的影响。研究成果可望为工程材料结构亚表面异质缺陷的无损检测和安全评定提供理论基础与参考数据。

纤维复合材料中弹性波散射与动应力

基于弹性波动理论,对纤维增强复合材料结构中弹性波多重散射与动应力集中问题进行了分析研究,给出了介质各区域弹性波分析解的表达式· 根据位移与应力在各区界面处的连续条件,确定了未知弹性波模式系数· 采用Hankel函数的加法定理,将不同局部坐标系中散射波场的表达式变换到了同一个局部坐标系中,以给出弹性波模式系数和动应力集中因子的表达式· 分析了多相纤维基体中两个散射体的间距、界层区材料性质以及界层区和纤维核区截面尺寸的变化,对各区界面动应力集中系数的影响· 分析表明,两个散射体的间距、界层区材料性质和结构尺寸的变化对复合材料的力学特性具有显著影响· 作为算例,给出了纤维增强复合材料结构中各区界面动应力集中系数的数值结果。

非均匀复合材料板中剪切波传播的研究

基于弹性界层中弹性波干涉理论,采用有效介质法,研究了剪切波在非均匀、纤维随机分布复合材料板中的传播,得到了非均匀弹性介质内的有效波数。通过满足弹性有界层的上、下边界条件,得到了非均匀界层中的频散方程。作为特例,绘出了不同参数下板中的前四阶频散曲线。可以看出,非均匀弹性有界层中的频散曲线和均匀界层中的有很大不同。最后分析了纤维和基体特性比、纤维的体积份数以及板厚与纤维半径比对频散曲线的影响。