SH波对界面含有半圆形脱胶的圆柱形弹性夹杂的散射的近似分析

采用Green函数法、复变函数法研究了SH波对界面附近含有半圆形脱胶的圆柱形弹性夹杂的散射,并给出了动应力集中系数的数值结果．首先,界面将整个空间分成上下两部分．在下半空间,给出在含有半圆形凸起的圆柱形弹性夹杂的弹性半空间中,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的位移函数．其次,取该位移函数作为Green函数．上下空间连接时在界面处满足连续性条件,构造出半圆形脱胶裂纹,进而求出应力和位移的表达式．最后作为算例,给出了动应力集中系数的数值结果,分析了介质参数和入射波参数对动应力集中的影响情况．     

纤维复合材料中弹性波散射与动应力

基于弹性波动理论,对纤维增强复合材料结构中弹性波多重散射与动应力集中问题进行了分析研究,给出了介质各区域弹性波分析解的表达式.根据位移与应力在各区界面处的连续条件,确定了未知弹性波模式系数.采用Hankel函数的加法定理,将不同局部坐标系中散射波场的表达式变换到了同一个局部坐标系中,以给出弹性波模式系数和动应力集中因子的表达式.分析了多相纤维基体中两个散射体的间距、界层区材料性质以及界层区和纤维核区截面尺寸的变化,对各区界面动应力集中系数的影响.分析表明,两个散射体的间距、界层区材料性质和结构尺寸的变化对复合材料的力学特性具有显著影响.作为算例,给出了纤维增强复合材料结构中各区界面动应力集中系数的数值结果,并对其进行了分析讨论.     

基于厚板拉伸振动精确化方程求解动应力集中问题

过去,对拉伸平板考虑应力集中的工程设计多借鉴弹性力学平面问题分析求解结果,例如弹性力学Kirsch问题的解或弹性动力学平面问题的解．基于厚板拉伸振动精确化方程,对含圆孔平板中弹性波散射与动应力集中问题进行了研究．研究结果表明:1) 两种模型得到的开孔附近的应力是不同的;2) 当入射波波数变大或者说入射波频率变高时,动应力集中系数最大值趋于单位1．含孔平板拉伸振动的动应力集中系数最大值达到3.30,以及基于弹性动力学平面问题模型得到的结果为2.77．对数值计算结果做了分析讨论, 可以看到,当孔径厚度比是a/h=0.10,基于平板拉伸振动精确化方程得到的动应力集中系数可以达到最大值,超出基于弹性动力学平面问题所得到结果的19%．分析方法和数值计算结果可望能在工程平板结构的动力学分析和强度设计中得到应用．     

任意形状凸起地形对平面SH波的散射

将具有任意形状的凸起地形对称态SH波散射问题转换为契合问题加以研究,利用求解弹性波动问题的复变函数与保角映射方法,在包括任意形状凸起边界在内的一个区域中,构造一个在凸起边界上应力自由,其他部分位移和应力均为任意的驻波解,然后再将这个驻波解与其余下的区域中的散射波解在两个区域结合面上完成契合过程,由此决定出这两个区域中的驻波和散射波解答,最后对圆弧形和半椭圆形凸起进行了数值计算,并将计算结果与有限元法的数值解进行了比较。     

横观各向同性电磁弹性介质中裂纹对SH波的散射

研究横观各向同性电磁弹性介质中裂纹和反平面剪切波之间的相互作用．根据电磁弹性介质的平衡运动微分方程、电位移和磁感应强度微分方程,得到SH波传播的控制场方程．引入线性变换,将控制场方程简化为Helmholtz方程和两个Laplace方程A·D2通过Fourier变换,并采用非电磁渗透型裂面边界条件,得到了柯西奇异积分方程组．利用Chebyshev多项式求解积分方程,得到应力场、电场和磁场以及动应力强度因子的表达,并给出了数值算例．     

直角平面内圆孔对稳态SH波的散射

利用复变函数方法和多极坐标移动技术，研究了直角平面内圆孔在直边分布有反平面稳态载荷时的sH波散射问题．首先构造出直角平面内不含有圆孔时满足边界应力条件的Green函数解；其次提出直角平面内存在圆孔时满足边界应力自由条件的散射波解，并利用叠加原理写出问题的位移总波场．借助于多极坐标移动技术和圆孔边界处应力自由条件，列出求解散射波解中未知系数的无穷代数方程组，在满足计算精度的前提下，通过有限项截断进行求解．作为算例，具体讨论了圆孔边界处的环向动应力随不同波数、圆孔位置及载荷分布位置和分布范围大小的变化情况，算例结果说明了算法的有效实用性．     

SH波对等腰三角形与半圆形凹陷相连地形的散射

通过复变函数及多极坐标的方法研究了在SH波作用下,三角形凸起与半圆形凹陷组合而成的复杂地形的散射问题．在问题求解时,将所研究的地形分割为两个区域,并在各个区域内分别构造满足边界条件的波函数,最后利用位移和应力连续的边界条件在公共边界上契合,从而将问题转化为求解一组无穷代数方程组的系数问题,并采用Fourier变换截断有限项,再对其求解．最后通过具体的数值结果算例来讨论此复杂地形对SH波的散射问题,并给出了算例的位移解析解答．     

SH波对一维六方准晶中快速传播裂纹的散射

利用积分变换技术,结合Copson方法,研究了SH波对一维六方准晶中快速传播裂纹的散射问题.通过对偶积分方程求解,得到声子场和相位子场应力、位移的解析表达式,同时给出了裂纹尖端标准动应力强度因子的定义.数值算例表明随着裂纹传播速度、裂纹长度、入射角、入射波频率增大,裂纹尖端标准动应力强度因子也在增大.当裂纹长度的增大到一定值时,裂纹的传播速度对标准动应力强度因子影响逐渐减小.研究结果在工程材料应用中有一定的参考价值.     

椭圆孔边裂纹对SH波的散射及其动应力强度因子

采用复变函数和Green函数方法求解具有任意有限长度的椭圆孔边上的径向裂纹对SH波的散射和裂纹尖端处的动应力强度因子．取含有半椭圆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的位移解作为Green函数,采用裂纹“切割”方法,并根据连续条件建立起问题的定解积分方程,得到动应力强度因子的封闭解答．讨论了孔洞的存在对动应力强度因子的影响．     

SH波对多个凸起与凹陷相连地形的散射问题研究

以双等腰三角形凸起与半圆形凹陷相连地形为例,研究了SH波对复杂地形的散射问题．利用分区求解的方法,把求解模型分割成3个区域,利用复变函数和多极坐标的方法分别构造各个区域内满足边界条件的波函数,根据公共边界上的位移和应力连续条件建立方程组,求解方程组得到各未知系数．最后给出复杂地形的地表位移,并分析了波数、入射角等不同因素对复杂地形造成的散射影响．     

Dynamic analysis of anisotropic half space containing an elliptical inclusion under SH waves

Based on the methods of complex function, conformal mapping, and multipolar coordinate system, dynamic response of an elliptical inclusion embedded in an anisotropic half space is investigated. In order to find the solution of SH waves, the governing equation is transferred into its normalized form. Then, the scattering wave induced by the inclusion and the standing wave in the inclusion is deduced. Different incident wave angles and the corresponding anisotropy of the half space are considered to obtain the reflected waves. The elliptical inclusion is transferred into a unit circle by conformal mapping method, and then the undetermined coefficients in scattering wave and standing wave are solved by using the continuous condition at the boundary of the inclusion. Subsequently, the dynamic stress concentration factor (DSCF) around the inclusion is calculated and analyzed. Numerical results demonstrate that the distribution of the DSCF is mainly influenced by the incident wave angle and the incident wave number. It is affected by anisotropic parameters as well.     

厚壁圆柱壳开孔应力集中问题的复变函数解法

本文基于考虑横向剪切变形影响的厚壳理论建立了求解圆柱壳开孔应力集中问题的复变函数方法，得到了此种问题的一般解和满足任意形开孔边界条件的表达式·该应力集中问题可以简化为求解无穷代数方程组的问题·用复变函数方法可以规范地求解应力集中问题·文中给出了圆柱壳开小圆孔和椭圆孔时应力集中系数的数值结果·     

开孔浅球壳的非线性动力响应及其动力稳定

本文建立了具轴对称变形、考虑横向剪切影响的浅球壳的非线性运动方程:对周边弹性支承开孔浅球壳的非线性静、动力响应及动力稳定问题进行了探讨.在解题方法上,对位移函数在空间上采用正交配点法离散.在时间上采用平均加速度法(Newmark-β法)离散.变求解一组非线性微分方程为求解一组线性代数方程.文中给出了不同情况下的若干数值结果,且与有关文献的结果作了比较.     

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．     

冲击扭矩作用下弹性圆柱壳中应力波导致的动力屈曲问题

圆柱壳的屈曲问题曾被许多力学工作者从不同的角度进行过研究．本文以半无限长弹性圆柱壳为研究对象，将冲击扭矩作用下圆柱壳的动力屈曲归结为由于扭转应力波的传播导致的分叉问题，最后将此分叉问题化为一个非线性方程组的求解，并对动力屈曲时横向惯性的影响进行了讨论，最后进行了数值分析，得到了一些有益的结论．     

Dynamic analysis of the different types of elliptic cylindrical inclusions subjected to plane SH-wave scattering

The complex boundary of the elliptical inclusion rendered it difficult to solve the problem of wave scattering. In this study, the steady-state response was analyzed using the wave function expansion method. Subsequently, the Ricker wavelet was employed as the transient disturbance, and Fourier transform was used to determine the distribution of transient dynamic stress concentration around the elliptical inclusion. The effects of wave number, elliptical axial ratio, and difference in material properties on the distribution of the dynamic stress concentration around the elliptical inclusion were evaluated. The numerical results revealed that the dynamic stress concentration always appeared at both ends of the major axis and minor axis of the elliptical inclusion, and the difference in material properties between the inclusion and medium influenced the variations in the dynamic stress concentration factor with the wave number and elliptical axial ratio.     

具有功能梯度加强环的有限尺寸开孔板应力集中问题

基于复变函数理论,结合最小二乘边界配点法,对具有功能梯度加强环的有限尺寸开孔板在任意均布载荷作用下的应力集中问题进行了研究.首先,采用分层均匀化方法,给出了材料参数沿径向任意变化的功能梯度加强环内的复势及孔边应力的半解析解;然后,通过几组数值算例,讨论了组分梯度、加强环厚度、板相对尺寸及偏心率的变化对孔边应力集中的影响.结果表明,通过合理选择功能梯度加强环内材料参数的递变规律及加强环的厚度,可以有效缓解有限尺寸开孔板内的应力集中.