论弹性波绕射与动应力集中问题

本文综述了弹性波绕射与动应力集中问题的复变函数解法,给出了单连通问题、多连通问题及多裂纹问题的具体求解过程及算式.      

弹性波对填充介质腔的绕射

本文讨论了填充介质腔为弹性波绕射的平面及反平面问题,详细地给出了波场的计算方法。     

椭圆余弦波在垂直薄楔上的绕射

本文讨论了非线性浅水波在薄楔上的绕射问题.在波的反射可以忽略时,控制水波动运的二维Boussinesq方程简化成抛物型方程.作为一个算例,文中数值求解了椭圆余弦波行经垂直薄楔时的绕射影响和演化过程.计算表明,非线性浅水波在薄楔上的绕射也存在“马赫茎”效应.     

固体中的弹性波

本文评论过去的五十年中在弹性动力学的理论和分析方面的研究成果。所评论的主题为:一般理论、波导中的稳态波、绕射和散射、弹性体的一维和二维理论。以对弹性波的正问题和逆问题的简短讨论作为结束。     

弹性波传播理论一些问题的研究现状和展望

本文简要地阐述了弹性波传播的一些基本理论,如位移势,表现定理及特征线理论等,并评述了两个领域内的问题。一为无限介质,半无限介质及层状介质中波的传播问题,重点在于地震波传播问题的解法。另一个领域为弹性波的绕射和散射。这一问题在动断裂、无损探伤及地震学中有重要的应用。评迷的重点是解题方法。 对本学科将来的发展也作了展望。认为反问题,随机波理论和在新技术领域中的应用是发展方向。在不少工程领域中的应用将越来越多地不能局限在弹性波范围内     

椭圆形孔扩张弹性分析

圆孔扩张理论作为一种相对成熟的理论工具已经广泛运用于岩土工程中的各类问题,但是对于初始孔为椭圆孔的扩孔问题,圆孔扩张理论并不适用。基于保角变换的方法将原物理平面上初始椭圆孔洞的外部映射到像平面上的单位圆外部,将原物理平面上由于椭圆孔洞扩张所产生的位移边界条件转换到像平面上,利用平面复变弹性理论,得到初始椭圆形孔洞孔扩张的弹性解。将本文椭圆孔扩张的退化解与传统圆孔扩张的弹性解进行对比分析,验证椭圆孔扩张弹性解的正确性。续而,针对一算例详细分析了椭圆孔扩张的弹性力学特性。研究结果表明,椭圆孔的退化解与传统的圆孔扩张弹性解完全一致,椭圆孔在弹性扩张过程中长轴方向比短轴方向较难扩张,长轴方向需要的扩张压力比短轴方向的要大。此外,当扩张率a2/a1=0.11/0.1=1.1时,扩张的影响半径为10倍的孔径左右.     

SH波与界面多圆孔的散射及动应力集中

研究了平面SH波对相邻多个界面圆孔的散射及其动应力集中,为了求解,首先利用复变函数和多极坐标方法构造了在含有多个半圆形缺口的弹性半空间,水平面上任一点随时间谐和出平面线源载荷作用时失主移,邓Green函数,且采用“契合”模型,推导了SH波对相邻多个界面圆孔散射的定解积分方程组,进而求得圆孔附近的动应力系数,作为算例,讨论了具有两个界面圆孔对SH波的散射及其相互影响,给出了孔附近的动应力分布曲线。     

爆轰波小拐角绕射问题

Lighthill通过冲击波小拐角绕流问题研究了Mach波的形成条件及传播规律。文献[2]中我们对爆轰波小拐角绕流问题求得了近似解析解,并对壁面向下拐时解的奇性进行了讨论。本文考虑平面爆轰波在小拐角处绕射时绕射波的形状,详细地讨论了Mach波形成和传播的情况,并对发生Mach反射时解的奇性进行了分析。     

基于相平均方法的折射绕射联合波浪模型

近岸带波浪运动的研究具有很重要的工程意义，近年来已获得了较丰硕的研 究成果并发展了许多波浪模型，而基于不同理论的波浪模型往往具有特定的适用性. 在海岸 工程中应用比较广泛的一类波浪模型以波能(波作用量)守恒为基本依据，如SWAN模型. 该 类模型在实际工程中已经得到了大量的应用，但该类模型未计及波浪绕射效应，成为其突出 的缺陷之一. 如何对模型做适当的改进，使之适用于波浪绕射的模拟，从而在原有基础上拓 广模型的应用范围是一项具有实际意义的研究工作. 该文采用波能(波作用量)守恒方程描 述近岸带波浪运动，通过引入绕射因子，得到折射、绕射联合波浪模型，从而拓广了模型的 应用范围. 通过实际算例验证，表明所建立的模型计及了波浪折射、绕射作用，对相平 均波浪模型在波浪绕射效应模拟方面的改进具有一定的意义.     

激波自管口出射后绕射与反射流场的数值计算

激波自激波管口出射后感生的波系图案,以及由它感生的超压场,可简化为二维非定常激波的绕射、反射问题.这个气体动力学方程组是非线性的,其解会随着时间自行产生间断.即使其初始值为连续函数,其解也可能出现间断.这就引起了困难.本文采用欧拉坐标、人工粘性、有限差分法来求解.为写出管口的边条件,首先找出一维管道气体流动的分析解,由此算出管口处的速度、压力、密度随时间变化的曲线.计算结果同实验做了比较,二者是一致的.我们曾对激波自管口出射后的绕射,激波在地面上的斜反射,激波与垂直挡板迎面相撞后的正反射,激波的爬坡过程,以及管口涡环的形成和发展的波系图案等用纹影法做了观测,同时对管口外由波系所感生的超压场分布做了测量.本文对激波自管口出射后绕射与反射流场做了数值计算.     

SH波绕界面孔的散射

用波函数展开方法研究了SH波绕界面孔的散射问题。由入射、反射和透射波组成的自由波场与孔的散射场叠加成总波场。按照一定方式将两个半平面散射波场延拓于全平面，通过Hankel-Fourier展开方法求得了任意形状孔散射场的级数解。以椭圆形孔为例计算了孔边缘的动应力集中系数。     

爆轰波小拐角绕流的近似解析解

本文中考虑一平面爆轰波的绕射问题,用类似于Lighthill的思想处理了爆轰波在固壁小拐角附近的绕射问题,求得了一个近似解析解,并对解的奇异性进行了分析。 (一)基本运动方程和边界条件 设有一无穷远处起爆的平面爆轰波,在炸药介质中垂直于一平面刚壁运动,此壁在Q点处有一拐角α(向下拐为负),爆轰波运动到此处后,就绕此拐角运动,在平面壁延长线上方仍保持平面波波面运动;下方则是以Q点为爆轰中心的柱面波,它们都以正常爆轰     

硝基甲烷中爆轰波绕射的实验研究和数值模拟

叙述了对硝基甲烷中拐角分别为６０、９０、１２０三种情形的爆轰波绕射现象进行的实验研究。实验上观测到爆轰波绕过９０、１２０拐角时有未反应的死区，而且拐角增大时死区变大，绕射爆轰波可以近似地按爆心在拐角顶点附近变化的散心爆轰波看待。从数值模拟和理论分析得出，爆轰波绕射时硝基甲烷的化学反应不同于正常爆轰，拐角顶点附近各处反应速率不同，出现部分反应区和未反应区。     

弯曲波在含非圆孔洞无限压电薄板中的散射

基于线性压电动力学理论,采用波函数展开法、保角映射以及复变函数,对含非圆孔洞无限大压电薄板弹性波的散射及动应力集中问题进行了分析,给出了其动弯矩集中系数（DMCF）的解析表达式。为说明问题,以PZT-4为例,讨论了外加电场、椭圆孔长短半轴比、椭圆孔倾角以及入射波频率对含圆孔和椭圆孔无限大压电薄板弹性波散射的影响,并分别给出了无限压电薄板开圆孔和椭圆孔动弯矩集中系数的数值结果。     

含双圆孔平板弹性波散射与动应力分析

利用复变量及局部坐标系方法，对平板中含双圆孔弹性波的衍射与动应力集中问题进行了研究，给出了不同方向入射弯曲波条件下该问题一般解的函数逼近序列和边界条件的表达式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给出了双圆孔附近的动应力集中系数的数值结果，分析了孔间距对动应力分布的影响     

四种炸药爆轰波绕射数值模拟研究

报导了采用二维Ｌａｇｒａｎｇｅ反应流体动力学程序ＷＳＵ数值模拟计算ＲＨＴ－９０１、ＪＯ－９１５９、ＪＢ－９００１炸药绕直角和液体硝基甲烷炸药绕６０、９０、１２０角的爆轰波绕射过程，对绕爆机理进行了分析。经与实验观测结果比较，数值模拟较准确地再现了爆轰波的绕射过程。     

SH波散射与界面圆孔附近的动应力集中

建立了求解含有界面圆孔的二种不同弹性组合介质中ＳＨ波的散射和界面圆孔附近的动应力集中问题的Ｇｒｅｅｎ函数法给出了一个具有半圆形缺口的弹性半空间水平表面上任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时位移函数的基本解取基本解作为Ｇｒｅｅｎ函数，建立起问题的定解积分方程最后给出了界面圆孔的动应力集中的算例和结果，并讨论了不同介质参数的组合对动应力集中的影响     

含孔曲板弹性波散射与动应力分析

基于敞口浅柱壳弹性波动方程及摄动方法，对无限大含孔曲板弹性波散射及动应力问题进行了分析研究，将经典薄板弯曲波动问题的分析解作为本问题的主项，给出了在稳态波下孔洞附近散射波的零阶渐近解。建立了求解含孔曲板弹性波散射与动应力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。并给出了无限大曲板圆孔附近动应力集中系数的数值结果，且对计算结果进行了分析与讨论。     

浅水孤立波在三维浮体上的绕射

浅水域中非线性水波运动的控制方程通常是经过深度平均的Boussinesq方程。然而,这一方程在浮体近旁或水下障碍物附近不再适用,在这些区域,流动在水深方向的变化不容忽略,本文应用匹配渐近展开法和边缘层(edge layer)思想,建立了浅水弱非线性波与三维浮体相互作用的数学模型,作为算例,求解了浅水孤立波在垂直圆柱形浮体上的绕射.本方法可以推广到波在一般浮体上绕射的情况。     

基于激光阵列辅助的波面立体视觉测量

在激光阵列辅助下,基于立体成像计算机视觉建立了一套非接触多点波高测量系统(NIFSM),根据自适应均值方法改进了激光光斑筛选匹配算法.根据圆柱绕射波面仿真结果制作了3D打印模型,对模型测量结果的对比表明所发展的测量系统和算法可行有效并具有较高的精度.针对实际问题,在波浪水槽中测量了规则波圆柱绕射波面,将圆柱周围多点测量值与电容式浪高仪测量结果对比,波高和周期均吻合良好,最大相对误差小于5%,实验结果表明NIFSM在实验室环境中能够准确有效测量一定区域范围内多点的波面时间序列,并可重构瞬时波面,可作为一种具有广泛用途的非接触式多点波面测量技术.