奇异积分方程在裂纹体弹性波散射问题中的应用

结合２０多年来国内外的研究成果，评述奇异积分方程在裂纹体弹性波散射问题中的应用，特别是在界面裂纹散射问题中的应用．讨论如何将裂纹散射问题归结为奇异积分方程、如何用数值法求解这些方程等问题，并指出奇异积分方程法与其他积分方程法的关系．最后展望了奇异积分方程在裂纹体散射问题中可能的应用前景     

Analysis of dynamic instability of interfacial slip waves based on the surface impedance tensor

A new method relying on the Stroh formulism and the theory of the surface impedance tensor was developed to investigate the dynamic instability of interfacial slip waves. The concept of the surface impedance tensor was extended to the case where the wave speed is of a complex value, and the boundary conditions at the frictionally contacting interface were expressed by the surface impedance tensor. Then the boundary value problem was transformed to searching for zeroes of a complex polynomial in the unit circle. As an example, the steady frictional sliding of an elastic half-space in contact with a rigid flat surface was considered in details. A quartic complex characteristic equation was derived and its solution behavior in the unit circle was discussed. An explicit expression for the instability condition of the interfacial slip waves was presented.     

剪切波作用下圆弧形界面裂纹的动应力强度因子

1 引言不同弹性材料圆弧界而的裂纹问题在复合材料与地震工程中有着重要的理论与实际意义,其静态问题已有众多学者进行了研究,而对于动态问题却极少有人涉及.Y.Yang等对单个弧形界而裂纹的情况进行了研究.本文利用波函数展开法并与奇异积分方程     

12重固/固型准周期声子晶体的带隙和局部化特性研究

本文结合超元胞方法利用有限元软件计算了12重固/固型(Pb/Epoxy)准周期声子晶体反平面模态的频散曲线和透射谱,并结合模态分布图讨论了弹性波的局部化现象.结果表明:对于12重固/固型准周期声子晶体,选用包含其中心拼图在内的最小超元胞来计算其反平面模态的频散曲线是合理和有效的;准周期体系在较低的频率下打开了完全带隙.     

声光子晶体带隙特性与声光耦合作用研究综述

声光子晶体是一种同时具有光子和声子带隙的周期性结构.声光子晶体为同时控制电磁波和弹性波的传播提供了一个系统的平台,并在光学、声学及声光多功能器件、腔光力学等领域展现了十分广阔的应用前景.论文首先介绍了声光子晶体的基本概念,包括声光子晶体的材料、空间周期分类、能带结构的计算方法等;阐述了不同体系下声光子晶体双重带隙的特性,以及拓扑优化方法在声光子晶体带隙优化方面的应用;然后简要介绍了腔光力学,以及计算声光耦合作用的准静态方法和光力耦合系数方法,并针对当前各种声光子晶体结构中声光耦合作用的研究进行了阐述;还进一步介绍了声光子晶体波导和传感器的相关研究;最后,基于当前声光子晶体的研究进展对未来的研究方向进行了展望,其中涉及到增强声光子晶体谐振腔的声光相互作用、三维声光子晶体的研究、声光超构材料的设计、声光子晶体器件设计与应用等.     

基于组合超表面的跨水空声波调控研究

现有声学超表面的研究多是针对空气或水等单一介质,有关跨介质声波调控的研究相对较少.文章主要基于组合超表面研究跨水空界面声波的调控特性.首先,利用遗传算法设计了可以调控波前的高透射空气声超表面.接着,通过复合离散型跨水空高透射超表面设计组合超表面实现了对跨水空界面声波的波前调控,并讨论了组合超表面间距对波控性能的影响.最后加工制作组合超表面试样,并对跨水空声波聚焦功能进行了实验验证.结果表明通过复合两种独立设计的超表面可以实现跨水空界面声波的异常折射和聚焦功能.组合超表面的间距会影响其对声波的调控效果.当间距较小时,组合超表面虽然可以实现对跨水空界面声波的调控,但是调控效果较差;随着间距的增加,组合超表面对跨水空声波的调控效果会迅速增强并趋于稳定.在实验中观察到了跨水空界面的声聚焦现象以及组合超表面间距对跨水空界面声波聚焦效果的影响,实验结果与仿真结果基本一致.研究工作为跨水空声学器件的设计提供了一定的数值和实验基础.     

声学/弹性相位梯度超表面设计: 原理、功能基元、可调和编码

声学/弹性超表面是一类亚波长厚度的二维超材料, 具有很强的声波/弹性波操控能力, 在声学成像、通信、隐身、伪装、振动/噪声控制、能量收集、无损检测等领域具有潜在的应用. 本文主要综述了声学/弹性相位梯度超表面的最新发展, 包括设计原理、功能基元设计、波场操控及其应用、可调超表面设计, 以及新兴的数字编码超表面. 最后, 展望了该领域未来的研究方向.      

弹性动力学反问题的非线性及其迭代反演

分析了弹性动力学反问题的非线性及在迭代反演过程中表现出的复杂非线性现象。迭代反演的结果依赖于反演系统参数和迭代初值,而系统参数对应的Mandelbrot集和迭代初值对应的Julia集都是复杂的分形集。随反演系统状态参数的变化,完全确定性的反演系统却可能产生一系列无规则的,不可预测的迭代输出序列。反演迭代过程中出现的分形和混沌现象反映了表面简单的反演迭代后隐藏的复杂性,正是这种复杂性给迭代系统参数的合理选择带来困难,进而使反演迭代不总能给出满意的结果。     

含孔薄板弯曲波动的双互易边界元法

采用双互易边界元法对开孔无限大薄板弹性波的散射与动应力集中问题进行理论分析和数值计算．基于功的互等定理,采用静力基本解建立了薄板弯曲波动问题的双互易边界积分方程．作为数值算例,计算了圆孔附近的动应力集中系数,通过与已有结果进行比较,表明该方法简单有效并能够保证计算精度．     

基于表面阻抗张量的界面滑移波动态失稳分析

基于Stroh公式和表面阻抗张量理论,提出了研究界面滑移波动态失稳问题的一种新的方法．该方法将表面阻抗张量概念推广到复波速域,并将摩擦接触界面上的边界条件以表面阻抗张量表示．最终将边值问题化归为求解一个复多项式在单位圆内的根．以弹性半空间与刚体平面相对稳态摩擦滑移为例进行了详细的分析,导出了一个4次复特征方程并讨论了方程在单位圆内解的特性,给出了滑移界面波失稳条件的显式解析表达式．