关于弹性应力波的三种传播模式

分析了小变形情况下变形体的平动变形和转动变形,利用连续介质的动量和动量矩守恒方程,应用各向同性线弹性体的本构关系和偶应力本构关系,提出无限弹性介质中存在体积波(压力波)、旋转波(偶应力波)和偏斜波(偏斜应力波)。旋转波和偏斜波均满足形式一致的四阶波动方程,但引起不同的运动学行为和应力状态,四阶旋转波和偏斜波的传播速度不再是依赖材料参数的常值。不计旋转变形时,各向同性弹性固体中只有体积波和二阶偏斜波的传播,这时传播速度均为常数。在3种波动模式中,体积波与传统弹性应力波理论完全一致,四阶偏斜波可退化为二阶偏斜波,但后者不同于传统应力波理论中以位移作为波函数的二阶剪切波。从变形运动学与内力的关系以及能量传播的角度分析了传统应力波理论中关于二阶旋转波和二阶剪切波存在的问题。

圆杆中弹性应力波的傅立叶弥散分析

基于Ｐｏｃｈｈａｍｍｅｒ和Ｃｈｒｅｅ关于无限长圆杆中纵向谐波的三维弹性解析解，得到了关于圆杆中应力波弥散效应的快速傅立叶波谱分析方法和程序（ＦＦＴＤＳＰ），并利用二维轴对称动力学有限元分析程序（ＡＤＩＮＡ），论证了弥散分析方法和程序的有效性。利用这一弥散分析方法和程序（ＦＦＴＤＳＰ），研究了圆杆的物理和几何参数的变化对弹性波在圆杆中传播的弥散效应的影响。

基于弹性应力波传播理论的冲击载荷测量

为了研究材料在不同冲击载荷作用下的动态力学性能,需测量冲击载荷与时间的变化规律。根据介质中弹性应力波传播理论和胡克定律,采用了冲击载荷间接测量方法、研制了相应的测试系统。利用钢球作为加载体对该测试系统进行验证,并得到了相应的测试结果。通过理论计算和测试结果的对比分析得出,所提出的冲击载荷间接测量方法正确、研制的测量系统可靠,可为后期的测试装置研制提供有效依据。

弹性应力波理论中的非线性问题分析

本文在线性应变条件下,导出应力波在弹性材料中传播的非线性运动方程。指出方程的非线性是由其材料本身非线性及其变形运动时的非线性性质引起,所以称之为非线性问题。在Eulerian描述下,对一维线性应变非线性运动方程进行分析求解。

弹性应力波法锚杆质量检测初探

从应力波理论出发对锚杆质量检测进行初步探讨，并通过几个工地的实践，说明采用应力波法进行锚杆质量检测是可行的。

含双圆孔Mindlin板弹性波散射与动应力集中

基于Mindlin平板理论,采用波函数展开法和局部坐标系方法,对含双圆孔平板结构中弹性波散射与动应力集中问题进行了研究.文中对Mindlin板含双圆孔时的开孔动弯矩集中系数做了数值计算,并分析了开孔间距对动弯矩分布的影响.结果表明:与单圆孔情况相比,由于开孔之间的相互影响,双圆孔间的动弯矩分布会发生比较复杂的变化.孔间距相互作用有时会使动应力集中得到缓解,而有时会使动应力集中加剧.在低频和平板较薄的情况下,平板开孔动弯矩互不影响间距较小;在较高频率和平板较厚的情况下,平板开孔动弯矩互不影响间距较大.所有这些现象都与入射波波长与孔径等特征尺度有关.因此,在工程结构动力学分析与强度设计中,应对不同波长和特征尺度下的动应力作具体的分析计算,而不是简单地套用静载强度设计标准或规范.

采用Laplace变换分析桩基应力波传播问题

将土体中的混凝土桩基简化为黏滞介质中的一维黏弹性杆,桩顶部受锤头冲击产生内部应力波。根据杆内微元应力平衡条件建立杆中一维黏弹性应力波传播的控制方程,结合桩顶锤头冲击条件和桩底弹-黏性约束条件给出桩基两端的耦合边界条件。对控制方程和定解条件作Laplace变换并求解变换后的常微分方程,得到变换域的应力像函数解析解。采用数值反变换技术将像函数转变为时间域的应力波形。应用此方法可以较方便地分析桩基中应力波的产生、传播、反射及相互作用过程。

多冲载荷下激光涂层等截面上应力波特性分析

根据多冲载荷下激光涂层应力波的传播过程研究了涂层全覆盖基体试样在受冲击载荷下的变形情况。首先分析了多冲载荷下激光涂层等截面上弹性应力波的反射与透射的形成,并对弹性应力波的反射系数与透射系数、声阻抗比进行了计算和讨论。结果表明:涂层全覆盖基体的试样在多冲载荷下弹性应力波由激光熔覆涂层到基体的传播周期规律是:压缩波→拉伸波→压缩波→拉伸波……。

一阶弹性波方程数值模拟中的混合吸收边界条件

Liu和Sen(2010和2012)在地震波场数值模拟中提出一种混合吸收边界条件.该方法具有计算量小、容易实现及吸收效果好等优点.但现有的混合吸收边界条件是针对二阶位移-应力方程设计的,存在稳定性问题.本文首先推导了两种速度-应力单程波方程:二阶Higdon单程波方程和一阶Higdon单程波方程.进而提出基于一阶弹性波方程的混合吸收边界条件方法.在内部区域和边界之间引入一个过渡区域,通过单程波与双程波方程平滑过渡来消除人工边界反射.为了改善混合吸收边界条件的吸收效果和稳定性,我们采用了能同时吸收纵、横波反射的一阶单程波方程和与变量位置有关的加权系数.为了验证混合吸收边界条件的有效性,将其与常规分裂完全匹配层(PML)方法进行了比较.数值模拟结果表明,与PML边界条件相比,混合吸收边界条件在耗用更小计算时间和存储量的前提下,可以获得更好的吸收效果.另外,本文提出的两种混合吸收边界条件中,混合一阶Higdon吸收边界条件具有更好的稳定性.

基于拉伸振动精确化理论求解含孔厚板弹性波散射问题

针对采用弹性力学平面问题求解波动/振动时常产生较大误差的问题,基于厚板拉伸振动精确化方程,采用复变函数方法对含孔平板中弹性波散射与动应力集中问题进行了研究。利用正交函数展开的方法将待解的问题归结为对一组无穷代数方程组的求解。给出了含椭圆孔厚板拉压弹性波散射与动应力集中的数值结果。研究结果表明:动应力集中系数与分布取决于入射波数、平板厚度、椭圆偏心率等无量纲化参数。

基于波动法的城市地下管线动态损伤识别

目的解决城市地下管线在运行过程中受到环境腐蚀而发生各种损伤的无损检测定位问题.方法基于弹性应力波在介质中传播理论对城市地下管线进行损伤定位.结合波动理论推导一维杆件在稳态正弦激励和瞬态半正弦激励下的振动解析解,并对弹性应力波在城市地下管线中传播机理进行数值模拟.通过杀死模型周向单元来模拟管线中的损伤,对应力波在带有单裂纹和双裂纹的管线进行数值模拟.结果瞬态半个正弦激励下一维杆件的振动解析解和数值解吻合得较好.由单、双裂纹损伤管线模型输入端入射应力波与反射应力波之间时差计算出的裂缝损伤所在位置与实际预设位置重合.结论波动法可以有效地识别城市地下管线中损伤的位置,为城市管网安全运行提供技术支撑.

含孔正交各向异性复合材料板的动应力集中

运用一种改进的非结构化四边形格子法,对含孔正交各向异性板条受面内冲击拉伸时弹性应力波的传播过程和孔边的动应力集中进行了研究.非结构化格子法采用与有限元类似的网格剖分方法,并基于围绕每个节点的积分平衡方程,并自然满足复杂边界的自由边界条件.计算中不需存储刚度矩阵,因而计算速度快、效率高、节省内存,在解决应力波传播问题中具有显著的优越性.通过对多种工况进行数值模拟,分析了材料的各向异性性质、纤维方向、孔径比、加载脉冲周期等参数对孔边动应力的影响,得到了一些规律性的结果.并与现有实验结果进行对比,验证了该方法的有效性.

基于平板振动精确化方程求解动应力集中问题

基于文献[8]给出的平板弯曲振动精确化方程,对含圆孔平板中弹性波散射与动应力集中问题进行了研究.文中给出了分别基于Mindlin板与精确化板方程在不同参数下圆孔动弯矩集中系数的数值结果,并对结果进行了对比分析和讨论.结果表明:在较低频率和薄板情况下,基于文献[8]的方程与基于Mindlin板理论得到的动弯矩结果是基本一致的;在较高频率和厚板情况下,基于文献[8]的方程与基于Mindlin板理论的动弯矩结果相差较大,最大值超出可达16%.由于文献[8]给出的平板振动精确化方程是在没有任何工程假设条件下得到的,因此其分析计算结果更精确一些.

桥梁基桩动测波速问题探讨

桥梁基桩常用声波透射法、低应变法和高应变法三种方法进行质量检测。由于混凝土并非理想弹性体,不同测试方法中波的传播规律及所产生的应变水平是不同的,测得的波速值的大小也是不同的。该文通过对弹性应力波的传播规律以及混凝土在荷载作用下的变形特性分析,阐述了三种方法确定的波速之间的关系与区别,以便具体工程中选择采用。

基于厚板拉伸振动精确化方程求解动应力集中问题

过去,对拉伸平板考虑应力集中的工程设计多借鉴弹性力学平面问题分析求解结果,例如弹性力学Kirsch问题的解或弹性动力学平面问题的解.基于厚板拉伸振动精确化方程,对含圆孔平板中弹性波散射与动应力集中问题进行了研究.研究结果表明:1)两种模型得到的开孔附近的应力是不同的;2)当入射波波数变大或者说入射波频率变高时,动应力集中系数最大值趋于单位1.含孔平板拉伸振动的动应力集中系数最大值达到3.30,以及基于弹性动力学平面问题模型得到的结果为2.77.对数值计算结果做了分析讨论,可以看到,当孔径厚度比是a/h=0.10时,基于平板拉伸振动精确化方程得到的动应力集中系数可以达到最大值,超出基于弹性动力学平面问题所得到结果的19%.分析方法和数值计算结果可望能在工程平板结构的动力学分析和强度设计中得到应用.

能“吃掉”噪音的金属(初一、初二、初三)

在现代工业城市里,噪声主要来自交通运输、建筑施工、工业生产和公共活动等方面,而声源大多出于机械设备的运转.因此。

日月引力对地震的触发作用与激光监测探讨

地震是累积应力快速释放的过程;本文通过对地球自转、公转、太阳、月球等星体对地位置周期变动,引起的对地万有引力、惯性力的周期变化分析,指出日地、月地引力,地球自转速度变化、大西洋中脊扩张是造成地球板块边沿或内部产生错动、破裂的直接因素;可以通过激光、光电、地电等技术手段对地震前发生的预滑、震颤等信息进行监测,获得地震前兆弹性应力波的产生方位﹑距离、强度、周期等信息,从而确定地震可能发生的地理区域,实现地震震前预测以减少地震引发的各种灾害。

Transient response of a spherical cavity with a partially sealed shell embedded in viscoelastic saturated soil

Based on Biot’s wave equation, this paper discusses the transient response of a spherical cavity with a partially sealed shell embedded in viscoelastic saturated soil. The analytical solution is derived for the transient response to an axisymmetric surface load and fluid pressure in Laplace transform domain. Numerical results are obtained by inverting the Laplace transform presented by Durbin, and are used to analyze the influences of the partial permeable property of boundary and relative rigidity of shell and soil on the transient response of the spherical cavity. It is shown that the influence of these two parameters is remarkable. The available solutions of permeable and impermeable boundary without shell are only two extreme cases of this paper.

梯度材料中任意形孔对反平面剪切波散射与动应力

该文基于弹性动力学理论,采用复变函数与保角映射方法,研究了指数梯度材料中任意形孔洞对弹性波的散射与动应力集中,给出了问题的解析解。并以求解椭圆孔动应力集中系数为例,分析了入射波数和材料非均匀参数等对椭圆孔动应力分布的影响。