弹性波散射与多重散射的T矩阵方法

研究弹性波散射与多重散射的T矩阵方法。首先,基于Helmholtz体内和体外公式推导了对应于圆柱型散射体的T矩阵元素的具体表达式;接着分析了在含多个随机分布圆柱型散射体的随机非均匀介质中弹性波的多重散射并给出在统计平均意义下的相干波的定义以及波速和衰减系数计算公式;最后,针对Ge/Al、Sic/Al复合材料用Matlab进行了编程和数值计算;计算单个柱型散射体的散射截面以及随机非均匀介质中相干波的速度和衰减系数,分析了这种介质的频散特性。     

激光激发表面波与亚表面缺陷作用的理论研究

为了研究激光激发表面波与亚表面缺陷的作用机理,实现激光超声技术对该类型缺陷的定量检测,论文基于激光超声热弹机制,采用有限元方法模拟了激光激发表面波与亚表面矩形缺陷之间的相互作用,进而探讨缺陷的埋藏深度及其纵向尺寸对表面波的影响。首先模拟了激光激发表面波与矩形缺陷前沿（波与缺陷最先作用的纵向边沿）的相互作用,分析了埋藏深度对波形的影响,提取了缺陷作用的散射回波特征并分析其成因。然后对一定的缺陷埋藏深度,通过改变缺陷纵向尺寸,计算和分析了纵向尺寸对散射回波特征的影响。研究结果表明,散射回波的特征点到达时间与缺陷的埋藏深度和纵向尺寸有关,可能由此实现其反问题缺陷纵向尺寸的估算。     

颗粒介质弹性参数测量方法及装置研究

本文发展了一种实施简便的颗粒介质弹性参数测量方法,设计并加工了基于该方法的实验装置。利用加载设备对该实验装置在一个方向上加卸载,在加载方向和与之垂直的另一方向上测量载荷和位移后即可获得颗粒介质的等效弹性模量和泊松比。该实验装置的容器还可方便地调节尺寸,适用于测量不同粒径颗粒堆积在不同大小容器时的弹性参数。本文还研究了尺寸效应的影响,分析了容器尺寸和颗粒粒径分别对介质弹性参数的影响规律。     

基于数字图像处理的含缺陷花岗岩破裂力学分析1）

在细观尺度上,采用数字图像处理技术研究花岗岩中由石英、长石和云母等材料的形状、大小及分布对花岗岩材料造成的非均匀性,结合RFPA-DIP 程序建立了能准确反映材料真实细观结构的含缺陷花岗岩数值模型,并进行了常规单轴压缩模拟试验,研究不同矿物颗粒结构与缺陷对其细观破裂力学行为的影响,再现了外载荷作用下不同数值模型的真实破裂过程与最终破坏模式. 试验结果表明:缺陷对试样强度的影响比改变矿物颗粒的形态构造对其强度的影响更加显著,缺陷的存在削弱了颗粒形态对花岗岩强度影响的能力;缺陷及矿物颗粒的形态构造对试样裂纹的萌生、扩展以及最终破坏模式有直接影响,缺陷与矿物颗粒的空间结构关系是导致岩石形成各种复杂破坏模式的主要因素. 起裂应力水平受试样内部细观介质构造和缺陷的影响,而缺陷的存在对起裂应力的影响更加显著.     

基于数字图像处理的含缺陷花岗岩破裂力学分析

在细观尺度上,采用数字图像处理技术研究花岗岩中由石英、长石和云母等材料的形状、大小及分布对花岗岩材料造成的非均匀性,结合RFPA-DIP程序建立了能准确反映材料真实细观结构的含缺陷花岗岩数值模型,并进行了常规单轴压缩模拟试验,研究不同矿物颗粒结构与缺陷对其细观破裂力学行为的影响,再现了外载荷作用下不同数值模型的真实破裂过程与最终破坏模式.试验结果表明:缺陷对试样强度的影响比改变矿物颗粒的形态构造对其强度的影响更加显著,缺陷的存在削弱了颗粒形态对花岗岩强度影响的能力;缺陷及矿物颗粒的形态构造对试样裂纹的萌生、扩展以及最终破坏模式有直接影响,缺陷与矿物颗粒的空间结构关系是导致岩石形成各种复杂破坏模式的主要因素.起裂应力水平受试样内部细观介质构造和缺陷的影响,而缺陷的存在对起裂应力的影响更加显著.     

大延伸非均匀介质中地震波全弹性散射理论Ⅰ--弹性波单次散射理论

所描述的工作聚焦于大延伸非均匀介质中非均匀弹性地震波散射问题的研究.应用Born近似及等效源原理,推出了来自连续横向无界非均匀层的弹性散射波的通解.这一工作是解决大延伸非均匀介质的弹性地震波多次散射问题的基础.在上述通解的基础上,建立了适用于大延伸非均匀介质的全弹性散射理论.该理论可包容小尺度非均匀体、大延伸非均匀介质全弹性波单次弱散射理论及标量波单次弱散射理论,因此可视其为一个更为广义和统一的弱散射理论.     

大延伸非均匀介质中地震波全弹性散射理论I-弹性波单次散射理论

所描述的工作聚焦于大延伸非均匀介质中非均匀弹性地震波散射问题的研究。应用Born近似及等效源原理,推出了来自连续横向无界非均匀层的弹性散射波的通解。这一工作是解决大延伸非均匀介质的弹性地震波多次散射问题的基础。在上述通解的基础上,建立了适用于大延伸非均匀介质的全弹性散射理论。该理论可包容小尺度非均匀体,大延伸非均匀介质全弹性波单次弱散射理论及标量波单次弱散射理论,因此可视其为一个更为广义和统一的弱散射理论。     

大尺寸混凝土试样动态参数的试验研究

根据超声波在混凝土介质中传播的声速、首波幅值、波形,分析了大尺寸混凝土试样的内部缺陷和均匀性,并对其弹性模量、衰减系数、松弛时间等动态参数进行求解。为了与超声波检测结果对比,采用改进的Hopkinson压杆技术对同配比的圆柱形混凝土试样进行实验研究来测定其相应动态参数,并对比分析了两种方法的不同之处。实验结果表明:两种方法测定的动态弹性模量基本一致;HPB试验测得的衰减系数比超声波试验测得的值大,这说明HPB试验中存在动态损伤的影响;HPB试验测得的松弛时间比超声波测得的增加了近一倍,这表明了在高应变率下,混凝土试样的脆性得到了明显的增加。试验数据可以为工程应用提供借鉴。     

径向非均匀介质中圆形夹杂的动应力分析

基于复变函数理论,研究了径向非均匀弹性介质中均匀圆夹杂对弹性波的散射问题. 介质的非均匀性体现在介质密度沿着径向按幂函数形式变化且剪切模量是常数. 利用坐标变换法将变系数的非均匀波动方程转为标准亥姆霍兹(Helmholtz) 方程. 在复坐标系下求得非均匀基体和均匀夹杂同时存在的位移和应力表达式. 通过具体算例分析了圆夹杂周边的动应力集中系数(DSCF). 结果表明:基体与夹杂的波数比和剪切模量比,基体的参考波数和非均匀参数对动应力集中有较大的影响.      

基于应力波动的修正非局部流变模型

基于Pouliquen 提出的非局部流变模型,考虑颗粒流中某个位置重新排列引起的自激发过程,详细分析颗粒介质中应力波动幅值的概率密度分布形式以及剪切速率与体积分数的耦合作用,提出一种修正的非局部流变模型. 采用此修正非局部流变模型对斜面剪切颗粒流的流动特性进行了预测,颗粒流动的临界厚度、平均流动速度及剪切速率廓线的预测结果与实验结果定量吻合. 此修正模型的提出为复杂的密集颗粒流的描述和表征提供了一种新的研究思路.