金属材料SHPB实验数据处理的三波校核法

通过自编程序调整入射波、透射波和反射波的相对位置。当移动波相对位置时,程序界面显示2 幅图:一幅显示入射波、透射波、反射波以及透射波与反射波之差;另一幅显示试样的3条应力应变。这3条 曲线分别由第1幅图中的入射波与透射波、入射波与反射波以及三波法求得。根据SHPB实验的基本假定, 这3条应力应变曲线的塑性段应该一致,同时透射波与入射波之差应等于反射波,把这2个等价的特点作为 正确处理SHPB实验数据标准的方法称为三波校核法。     

二流体系统中界面孤立波的分裂

本文讨论了二流体系统界面上内孤立波的分裂,发现上下层流体密度比对分裂成两个内孤立波的条件没有影响,此时只要孤立波从较深的流体运动到较浅的流体就会发生分裂,但分裂成二个以上孤立波的条件受密度比和上游上下层流体厚度比的影响。     

二流体系统中界面孤立波的分裂

本文讨论了二流体系统界面上内孤立波的分裂,发现上下层流体密度比对分裂成两个内孤立波的条件没有影响,此时只要孤立波从较深的流体运动到较浅的流体就会发生分裂,但分裂成二个以上孤立波的条件受密度比和上游上下层流体厚度比的影响。     

两层流体中水波在垂直薄板上的反射与透射

研究在两层流体中表面波模态和内波模态的波浪与半潜式刚性垂直薄板 相互作用的问题. 基于特征函数展开理论，建立了两种模态入射波作用下，半潜式刚性垂直 薄板的反射与透射能量的计算方法，证明了对每一种模态的入射波，另一种模态波浪的反射 与透射能量是相等的. 对水面漂浮和座底半潜式薄板的反射与透射能量，以及作用在其上的 水平波浪力进行了数值计算分析，表明在某个频率范围内，流体的分层效应对这些水动力 量的影响是不可忽视的. 特别地，当薄板的一端位于两层流体的内界面上时，两种模态波浪 的能量转化是最大的.     

高度非线性孤立波与弹性大板的耦合作用研究

一维颗粒链的一端受到一个有初速度颗粒的撞击,导致颗粒连中产生稳定传播的应力波——高度非线性孤立波,该应力波的波长、波速以及幅值都能保持很好的稳定性,且遇到边界才会反射.孤立波是一种良好的信息载体,广泛应用于无损检测技术中.基于孤立波的特性,研究高度非线性孤立波与弹性大板耦合作用,基于赫兹定律和板的内在非弹性理论,推导出晶体链与大板的耦合微分方程组.用龙格库塔法求解该微分方程组,得到颗粒链中各颗粒的位移、速度曲线.通过分析回弹波出现的时间、回弹波所携带的能量以及模量、厚度、重力等对孤立波的影响,发现反射孤立波对大板的弹性模量和厚度尤为敏感,此外,颗粒链的摆放对整个耦合过程也有影响.研究的结果为孤立波对结构体的无损探伤提供了理论依据,该技术可实现对结构体的快速检查和可控性研究.     

含环向表面裂纹圆柱壳的波传播特性研究

研究了振动波在含有环向表面裂纹的无限长圆柱壳中的传播特性.圆柱壳体的振动用Flügge方程来描述.运用线弹性断裂力学的理论,考虑到裂纹的张开、滑移和撕裂3种模式以及它们相互之间的耦合,利用分布的线弹簧来模拟裂纹并建立了裂纹所在区域的局部柔度矩阵,得到由此引起的附加位移和壳体中内力之间的关系.在入射波已知的情况下,根据裂纹两侧区域的位移和内力的连续性条件得到了反射和透射波的幅值系数.分析了入射波通过裂纹后的透射、反射系数与激励频率和裂纹尺寸之间的关系.为基于振动功率流方法识别圆柱壳表面损伤提供了理论基础.     

浇铸类炸药应力应变曲线的SHPB测量

浇铸类炸药由于质地软、波阻抗及波速都很低，通过传统SHPB实验方法无法得到准确的应力应变数据。透射杆信号幅值过低、试样应力平衡均匀性不高以及大应变加载引起的入射波反射波重叠失效，是进行浇铸类炸药SHPB实验的难点所在。本文中对传统SHPB实验方法进行改进，在试样两端面加装石英晶体应力计，引入石英计所获得的应力数据与应变片测得数据共同对试样应力应变状态进行计算。该方法可以提高透射信号幅值，提供试样大应变加载，避免了入射波反射波重叠导致的信号失效问题，修正了SHPB实验过程中的应力时空不均匀性的影响，提高了实验结果的可靠性。利用改进后的实验方法对典型浇铸类炸药进行了实验研究，得到了较准确的应力应变曲线。     

孤立波与多孔介质结构物的非线性相互作用

基于精确至Ｏ（εμ＾２,μ＾４）的多孔介质无压渗流模型方程和均匀流体质波动的Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程,本文对孤立波与多孔介质结构物的相互作用了较系统的数值实验。控制方程采用基于有限差分方程离散,在时域上采用了预估－校正方法进行了时间积分。在求解演化方程的过程中,引入“内迭代”过程实现流体域和多孔介质交界面的连接条件。结果表明孤立波在多孔介质上的反射与在不可渗透的界面上的反射类似,形成反向的孤立波但     

数值模拟孤立波通过水下孤立方柱的粘性流动

本文用完整二维Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和ＶＯＦ方法，研究孤立波通过淹没水下孤立直立方柱水域时的波形变化和粘性流场运动。本文对孤立波通过水下 孤立直方柱的情形进行了实例计算。给出了波形随时间的演化图，可以看到反射波、前传波和跟随的振荡型小波列的生成及涡流场的运动演化，并与势流计算结果进行了比较。     

孤立波与多个潜水障碍物相互作用的数值研究

本文以完整二维Navier-Stokes方程为控制方程,采用VOF界面跟踪技术和差分方法,数值计算孤立波与多个淹没水下物体相互作用的问题。本文对潜水物体的高度接近水深时,孤立波通过水下孤立直立方柱、两个间距较大的水下直立方柱和两个间距较小的水下直立方柱等三种情况分别进行了计算,给出了波形随时间的演化图,可以看到反射波、前传波和跟随振荡型小波列的生成。对孤立波通过水下孤立直立方柱情形的计算结果,与实验结果和势流理论结果进行了比较。     

Frontal collision of internal solitary waves of first mode

The dynamics and energetics of a frontal collision of internal solitary waves (ISW) of first mode in a fluid with two homogeneous layers separated by a thin interfacial layer are studied numerically within the framework of the Navier–Stokes equations for stratified fluid. It was shown that the head-on collision of internal solitary waves of small and moderate amplitude results in a small phase shift and in the generation of dispersive wave train travelling behind the transmitted solitary wave. The phase shift grows as amplitudes of the interacting waves increase. The maximum run-up amplitude during the wave collision reaches a value larger than the sum of the amplitudes of the incident solitary waves. The excess of the maximum run-up amplitude over the sum of the amplitudes of the colliding waves grows with the increasing amplitude of interacting waves of small and moderate amplitudes whereas it decreases for colliding waves of large amplitude. Unlike the waves of small and moderate amplitudes collision of ISWs of large amplitude was accompanied by shear instability and the formation of Kelvin–Helmholtz (KH) vortices in the interface layer, however, subsequently waves again become stable. The loss of energy due to the KH instability does not exceed 5%–6%. An interaction of large amplitude ISW with even small amplitude ISW can trigger instability of larger wave and development of KH billows in larger wave. When smaller wave amplitude increases the wave interaction was accompanied by KH instability of both waves.     

Reflection and transmission of internal solitary waves across a barrier

Transmission and reflection of an internal solitary wave on a two-layer fluid as it encounters a barrier is considered. An edgelayer theory is used to derive the reduced boundary conditions relevant to the shallow-water equations. It is found that for a moderate height of the barrier the incident wave is not affected except by being phase shifted. On the other hand, for a relatively high barrier the incident wave splits into a transmitted wave and a reflected wave. The reflected wave evolves into a small soliton with decaying ripples, and the transmitted wave evolves into a larger soliton and an oscillating tail.     

波在双孔隙与单孔隙介质界面上的反射与透射

基于Biot理论和双重孔隙介质理论研究了弹性波在双重孔隙介质与流体饱和单一孔隙介质 界面的反射和透射问题，在界面上假定裂缝孔隙流体相对于固体骨架的位移为零，推导了反 射系数和透射系数的计算公式，数值讨论了反射系数和透射系数随入射角和频率的变化关 系. 同时，讨论了双重孔隙介质中3种压缩波(P-1, P-2和P-3波)和一种剪切波(S波) 的频散和衰减特性.     

A SPECIAL SOLUTION OF WAVE DISSIPATION BY FINITE POROUS PLATES

The reflection and transmission of water waves caused by a small amplitude incident wave through finite fine porous plates with equal spacing and permeability in an infinitely long open channel of constant water depth and zero slope are studied. A special solution is obtained when the distance between the two neighbouring plates is an integral multiple of the half-wavelength of the incident wave. It is found, that when the dimensionless porous-effect parameter G_0 is equal to half the total plate number, the wave dissipation reaches a maximum, and only 50% of the incident wave energy remains in the reflected and transmitted waves. Meanwhile, the reflected and transmitted waves have the same amplitude.     

三层流体中斜入射波作用下半无限板的水弹性响应

解析地研究了在三层流体中斜入射波浪与半无限弹性板的相互作用引起的波散射和板的水弹性响应. 三层流体在界面处的密度发生阶跃, 各层为一常数. 假设流体不可压缩、无黏、流体运动无旋. 在线性势流理论框架下, 使用本征函数展开法和内积式给出波板相互作用的半解析解. 根据色散关系分析, 得到了表面波模态和界面波模态入射时的临界入射角. 随着物理参数的变化, 临界角将随之发生变化. 临界角决定了当由开阔水域向板覆盖水域传播的表面波或界面波的存在性: (1)板覆盖水域入射界面上, 透射波能否存在; (2)入射界面之上界面中, 板覆盖水域中的透射波以及开阔水域中的反射波能否存在. 当下界面波入射时并且入射角足够大时, 开阔水域中的下界面波模态是整个流体域中唯一存在的模态.      

Resonance in Polyurea-Based Multilayer Structures Subjected to Laser-Generated Stress Waves

We report resonance associated with polyurea layers sandwiched between identical acrylic and polycarbonate plates when subjected to laser-generated stress waves of several nanoseconds in duration. Transmitted stress wave amplitudes almost 16 times the incident stress wave amplitudes are observed. An elastodynamics simulation identified the thickness of the polyurea layer as the key parameter controlling the amplitude of the transmitted stress wave. This resonance effect was found absent when the polyurea was sandwiched between the steel and aluminum plates of similar thickness. However, for these samples, a dramatic reduction in the amplitudes of the transmitted stress waves was recorded. A finite element analysis of the wave propagation through the sandwiched polyurea layer in these samples tied the large amplitude reduction to the large acoustic impedance mismatch and the viscoelastic dissipation within the polyurea layer.