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结构中弹性波与振动局部化问题的研究

弹性波在含有孔洞、裂纹或界面等障碍物的结构中传播时,会在它们附近发生散射,导致散射体附近产生动应力集中。弹性波在无限长直线型失谐周期结构中传播时,会出现弹性波局部化现象。若周期结构的整体结构尺寸不是很大,那么振动模态不会遍及整个结构,出现振动局部化现象。局部化破坏了周期结构模态的规则性,使振型发生畸变,造成能量积聚。可见,弹性波散射与局部化都会影响结构的强度和使用寿命。为此,有必要研究结构中弹性波散射与振动局部化问题。本论文具体研究工作如下: 研究了含孔柱壳结构中弹性波散射与动应力集中问题。由于壳体曲率的影响,使得壳体的弹性波动方程比平板的运动方程复杂得多,难以直接采用算子因式分解方法,将其化成二阶偏微分方程求解。为此,建立了求解该问题的边界积分方程法,利用积分方程法可获得问题的近似分析解。同时,采用摄动方法,将含孔柱壳弹性波散射问题化成一系列边值问题解的迭加,给出分析求解本问题的半解析方法。 对含界层结构中弹性波多重散射与动应  (本文共115页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

周期结构中弹性波的色散关系与振动局部化问题研究

周期结构广泛应用于工程中的诸多领域,这种结构具有特殊的力学性质。表现为当弹性波在周期性结构中传播时,会产生弹性波频率的通带和禁带特性。在通带范围内其振动会遍及整个结构,在禁带范围内振动就会受到“抑制”。通过分析色散关系,可以计算出结构带隙的起始、截止频率。声子晶体是一种具有弹性波禁带的周期性结构功能材料。随着声子概念的提出,以及其本身所具有的优良的减振降噪功能,周期结构的研究引起了各国学者的广泛关注。建立适合的模型,使之能够有效的描述物理现象,是分析、解决问题的关键步骤。本文分别运用连续介质力学理论、晶格动力学理论(单弹簧振子模型)以及多弹簧振子模型,对一维周期结构(声子晶体)中的弹性波色散特性及带隙结构进行了分析、比较,在低频振动与波动问题中,连续性模型与离散粒子模型非常接近,然而当发生高频率振动或短波长波动时,两种模型却存在较大差异,说明了经典的连续介质理论的局限性。作为算例,分析了一定组分比条件下钨/天然橡胶声子晶体的剪切...  (本文共58页) 本文目录 | 阅读全文>>

《岩土力学》2017年09期
岩土力学

一种针对岩土工程缺陷检测问题的冲击映像方法及应用研究

在岩土工程领域,利用弹性波反射技术进行地质勘察和无损检测一直是国内外学者和工程师所关注的课题。冲击映像法作为一种基于弹性波反射原理的无损检测方法,它是根据地下介质的弹性和密度差异,通过观测和分析地层对人工激发产生弹性波的振幅和走时响应推断地下岩层介质的性质和形态的一种探测方法,主要以浅层地表范围内地质情况为探测目标[1]。冲击映像法在数据采集上借鉴了地震映像法。在波形处理上借鉴了地震映像法中“通过观测和分析信号振幅和走时响应推断有关介质性质、动力等参数”[2-3]。地震映像法利用纵波反射波同相轴技术判断地下土层的情况,所适应的勘探对象尺度往往较大,为百米,甚至千米级,分辨率较低,反映在接收到的响应波形信号上,各波形成分容易区分,波幅突变的信号点明显[4]。而冲击映像法所面对的大混凝土结构,尺度小,波速快,比如公路路基快速隐患排查、钢筋混凝土构件质量检测、沉管隧道板底注浆或灌砂效果检测等[5-6]。其观测到的响应波形数据中,直达波...  (本文共9页) 阅读全文>>

《实验力学》2003年02期
实验力学

结构中弹性波传播的可视化方法

1 引言  弹性波理论多年来一直是固体力学领域中一个非常活跃的研究课题,其研究成果在各类工程技术问题和科学试验中获得了广泛的应用[1].杆类结构由于其承载能力强、易于实现复杂结构,因而在现代大型建筑结构中被广泛应用.杆类结构受冲击载荷下弹性波传播问题的研究较早[2],这类课题的研究工作对于一些工程实际问题,如桩基完整性检测问题,提供了理论研究依据.目前,杆类结构受冲击载荷下弹性波传播理论已经基本成熟,但其场量(位移、应变、速度)表达式往往为繁杂、冗长的数学表达式,从中很难直观了解杆中弹性波的传播特征.为了能从抽象杂乱的公式及数据中解脱出来,动态、直观、形象地研究弹性波在杆中传播的特征,本文基于Matlab平台开发了杆中纵波传播的可视化应用程序,该程序可进一步补充内容应用于其它结构中弹性波的传播的可视化.  图1为结构中弹性波传播问题可视化流程图.下面以细杆中纵波传播可视化为例,对结构中弹性波传播的可视化流程进行介绍.2.1 理论...  (本文共5页) 阅读全文>>

《物理学报》2007年04期
物理学报

薄板状周期栅格结构中弹性波传播特性研究

1·引言结构振动问题广泛存在于国防军事、航空航天、船舶、机械动力等各个领域中,抑制结构中的有害振动一直是工程技术中迫切需要解决的问题.在实际工程中,许多结构(如磁悬浮列车的承载导轨、多跨距桥梁、船舶工程或航空工程)中广泛应用的加筋板及栅格结构、卫星及太空站中使用的大型柔性空间结构等均具有共同的特点———周期性.这些结构通常是由一些相同结构单元以相同方式连接而成的.研究表明:当弹性波在周期结构中传播时,某些频率范围内的波不能通过,称之为带隙(band gap);而某些频率范围内的波可以通过,称之为通带(pass band).可以想象,通过合理设计周期结构的几何参数和材料参数,可以在一定频率范围内抑制结构振动的传播并降低由振动引起的声辐射,这对提高结构的工作性能及抗疲劳能力具有重要意义[1].近年来,凝聚态物理领域中的声子晶体概念的出现为周期结构的研究注入了新的活力[2—15],声子晶体是具有弹性波带隙的周期结构,是传统周期结构中的...  (本文共7页) 阅读全文>>

《北京工业大学学报》2001年04期
北京工业大学学报

复合材料圆柱壳受轴向冲击的弹性波传播

研究结构中弹性波传播的问题是弹性动力学的一个重要分支.文献[l,2]分别用aplace变换法和摄动法研究了半无限长薄膜型圆柱壳端部受轴向扰动时轴对称弹性波的传播问题;膝宁钧等人l’]用广义射线法研究了TmoshenkO型圆柱壳受轴对称冲击载荷作用时的弹性瞬态波的传播和反射过程.李永池[‘]用特征线法研究了正交各向异性复合材料板斜绕的薄壁管在拉扭联合作用下的应力波传播.吴斌[’]用特征线法研究了正交各向异性复合材料圆柱壳受冲击载荷作用的弹性波传播,并与腾宁钧的结果进行了对比. 作者以中面位移、转角和内力合量为独立变量,运用广义特征线理论,给出了正交异性复合材料板斜绕的Tmoshenko型圆柱壳受轴对称冲击载荷作用的弹性波传播数值计算模型,并以广义特征线理论研究了受轴对称冲击载荷作用时的弹性瞬态波的传播和反射过程.1 基本理论 本文采用广义变分原理,在轴对称情况下,推导了一组包括剪切变形和转动惯性效应的壳体运动方程.具体如下:式中…...  (本文共5页) 阅读全文>>

《力学进展》1993年02期
力学进展

裂纹体弹性波散射问题研究概述

1引言 早在19世纪末数学上非常严格的经典弹性理论已基本趋于完善,并且均匀各向同性介质中弹性波传播的研究也取得了重大的成就,例如1887年Rayle馆h表面波的发现以及1876年P oe五llamme《对无限长圆柱一般振动的精确理论分析,至今在弹性波的研究中仍起着十分重要的作用.然而在以后的近半个世纪内,弹性理论的发展却没有得到人们的重视,直到二次大战期间,出于了解高速冲击载荷作用下结构性能的需要,弹性动力学才重新得到青睐.到本世纪60,70年代,由于生产和军事上研究地瓜现象,.地下核爆炸,高速撞击的冲击载荷作用下材料和结构的响应等问题的需要,以及由于人们在开发利用各种应用技术(例如利用弹性波的折射和反射来研究地球的内部结构,查明地层分布和勘探石油资源等,利用超声波进行材料的无损检测和人体检测,利用声发射监视裂纹的扩展,在香达和声呐技术中利用电磁波和声波的反射准确地确定目标的位丑和状态,以及利用高速撞击产生的应力波研究材料的动态...  (本文共11页) 阅读全文>>