各向异性介质的弹性波散射问题的边界元方法

本文引用加权残数法建立了各向异性介质内含任意形式异质夹杂时的散射问题的边界积分方程式,导出了相应的辐射条件,计算了内含圆柱体,椭圆柱体、界面裂纹情形下对SH 波的散射位移场、应力场以及散射横截面.数值结果表明本方法用于解答各向异性介质的弹性波散射问题具有良好的精度和应用前景.     

弹性波绕任意形状界面孔的散射

求解了弹性波绕任意形状界面孔的散射问题.通过入射波、反射波或折射波及孔的散射波场的叠加,得到了界面孔在SH波绕射下的总波场.总波场波函数的级数项待定系数可采用边界配点法来确定,该法不受边界正交性的限制,能够适用于任意形状的边界.最后,对界面椭圆孔进行了实例计算,得到了椭圆孔边的动应力集中系数.     

周期界面裂纹的弹性波散射问题研究

本文研究了分布于两个关元限空间的周期界面对垂直入射Ｐ波及ＳＨ波的散射问题，文中利用有限Ｆｏｕｒｉｅｒ变换将一个周期带内散射场的边值问题转化为求解一个带周期核的奇异积分方程，并对ＳＨ波入射的情形进行了详细的分析，求解了相应的异积分方程，最后给出裂纹尖端的应力强度因子的计算公式及远离裂纹时散射位移场的渐进形式，并对散场的动态特性进行了数值分析。     

层状介质中有限裂纹对稳态弹性波的散射

1、引言层状介质作为地壳的模型已经在地震学、地球物理学中得到了广泛应用.多层板及壳结构也广泛应用于工程实际中.经过适当组合,层板可具有许多良好的性能,如高模量、高强度、高韧性.当层板中存在尖锐缺陷时,其力学性能会明显下降.对于层状介质中裂纹附近的动态场的研究不仅对于断裂动力学理论有重要意义,而且对于确定存在缺陷后层     

裂纹体弹性波散射问题研究概述

近30年来,随着地震探矿技术、定量无损检测技术、雷达和声呐技术的发展,以及对动态断裂及高速冲击下材料动态特性等问题的研究,弹性波散射理论的研究引起了国内外力学界及其他学科许多科学工作者的普遍关注。至今,人们在这一领域已进行了大量的研究工作,并得到了很大的发展,而所取得的成果又为应用技术的发展提供了理论依据,所以它已成为当前应用力学界一个较为活跃的前沿课题。本文将对近年来关于裂纹体弹性波散射问题的有关研究现状和基本方法作较为系统的介绍。     

各向异性体对瞬态SH波散射问题的边界元方法

本文利用Fourier变换和加权残数法建立了正交各向异性体反平面瞬态波散射问题的边界积分方程,构造了在边界上能满足波动方程的边界元函数,它比常用的二次元和高次元具有较好的适应性。数值结果表明利用该形函数计算高频情形下的散射问题具有很高的精度。     

园柱壳中环裂纹对弹性波的散射

本文在经典弹性薄壳运动方程基础上,分析了圆柱壳中环向穿透裂纹对扭转波和膨胀波的散射,求得了反射系数及相应的动态应力强度因子。通过检查能量平衡关系验证了所用方法的正确性。     

基于弹性波反演的压力管道损伤识别

基于弹性波的波动方程反演提出压力管道的损伤检测方法，根据直杆的波动方程，用直杆的横截面积作为反演参数模拟管道损伤，在优化思想下利用序列二次规划对其进行数值反演，达到损伤识别。     

Focusing and Scattering of a Nonstationary Wave by the Free Surface of an Anisotropic Elastic Medium

The interaction of a plane discontinuous wave with the free curvilinear surface of an anisotropic elastic medium is studied. The ray-path method is used to describe the wavefront. The nonlinear Snell's equations are solved by combining Newton's method and the parameter continuation algorithm. The cases of focusing and scattering of wave rays are studied     

准饱和土体中圆形衬砌对弹性波的散射

采用Vardoulakis和Beskos提出的准饱和土体的波动控制方程,根据Helmholtz矢量分解定理,得到了准饱和土中P1波(快压缩波)、P2波(慢压缩波)和S波(剪切波)的波数的势函数表达式.将准饱和土体和圆形衬砌视为各向同性的均质体,运用波函数展开法将入射波、散射波和折射波的势函数展开成Fourier-Bessel函数的级数形式,根据准饱和土体与衬砌边界处应力和位移连续及衬砌内完全自由的边界条件,得到了平面P1波入射下,准饱和土体内深埋圆形衬砌的散射系数和折射系数的理论解,通过数值计算分析了饱和度对准饱和土体和衬砌的DSCF(动应力集中因子)及准饱和土体的PPCF(孔压集中因子)的影响规律,结果表明:准饱和土体的DSCF随着饱和度的增大而减小,衬砌的DSCF基本不受饱和度的影响,而准饱和土体的PPCF则随着饱和度的增大而增大.     

平面波对有部分脱胶衬砌的圆形孔洞的散射

将波函数展开法与奇异积分方程技术相结合研究了平面波对有部分脱胶衬砌的圆形孔洞的散射。将脱离区看作弧形裂纹并忽略裂纹表面的相互作用。将衬砌和基体中的波场展开成Fou-rier-Bessel级数,利用混合边界条件得到一组对偶级数方程组并进一步转化成Hilbert奇异积分方程。数值求解给出了脱离区大小和衬砌厚度对动应力强度因子(DSIF)和散射截面(SCS)的影响。结果显示由于脱胶,动应力强度因子和散射截面呈现明显的低频共振特性。     

周期波导中弹性波局部化问题的研究

基于弹性波传递矩阵方法，对周期波导中弹性波局部化问题进行了分析研究。根据互易性原理和能量地恒定律，给出了结构弹性波传递矩阵的一般表达式。采用两种求解局部化因子的计算方法，分别计算了谐和与失谐周期波导中的局部化因子，并对其进行了分析讨论。本文对周期波导中波传播与振动局部化的分析方法和计算结果可用于结构的优化设计。     

薄膜涂层材料中币形界面裂纹的弹性波散射

研究了薄膜涂层材料中币形界面裂纹的弹性波散射问题,建立了含有币形界面裂纹的覆层半空间模型,采用Hankel积分变换,将裂纹对弹性波散射的问题转化为求解矩阵形式的奇异积分方程。结合渐近分析和围道积分技术得到积分方程的解,进一步推导了散射波的应力场和位移场,以及动应力强度因子的理论计算公式。在数值算例中,分析了不同材料组合和裂纹尺寸情况下动应力强度因子与入射波频率的关系,并给出了裂纹张开位移的结果。为薄膜涂层材料的动态破坏分析提供了一定的理论基础。     

有限散射信号下二维缺陷形状识别的罚函数方法

研究在有限照射角度和频带宽度下二维缺陷的形状识别问题。首先,通过引进介质参数扰动函数,建立介质参数扰动函数和弹性波散射场之间的非线性关系,并将所关心的缺陷的形状识别问题转化为关于扰动函数的反演;然后,利用变分技术和优化方法求解,为了弥补散射数据的不足,在总的目标函数中,采用附加度量函数作为罚函数;最后,对后场散射远场测量时有限照射角度和频带宽度下几种典型缺陷进行了模拟识别,表明了;表明了罚函数法的有效性。     

二维弹性随机边界元与可靠性分析

本文利用对随机变量求偏导数的方法，推导了二维弹性随机边界积分方程及其相应的公式，考虑了随机边界条件、材料性能参数随机量以及几何尺寸随机因素等。本文还将所发展的方法用于结构静强度的可靠性分析。算例分析表明，本文数值结果与ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟和理论解相比是十分满意的。     

弹性半空间二维出平面自由波场的一维化时域算法

提出了一种计算出平面SH波斜入射时弹性半空间自由波场时域计算的一维化有限元方法。首先利用Snell定律确定平面波沿水平方向的传播规律,在用有限元法对弹性半空间进行离散化时,竖向单元尺寸根据波动有限元模拟精度要求确定,而水平向有限元网格尺寸根据水平向波的传播规律和采用的离散时间步长确定,使得有限元离散模型中任意节点的运动可以用水平向相邻节点的运动表示,从而将二维有限元节点运动方程组化为一维的形式。求解此一维方程组,可得到弹性半空间中一列节点的运动,再根据行波的传播规律,可确定全空间自由波场。理论分析和数值算例表明,该方法具有较高的精度和良好的稳定性。     

跨声速弹性波场中的单侧界面问题

在具有单侧界面约束的双半平面中弹性波的传播与4个p参数有关,当它们不全为实数时,波场中同时存在体波与面波,这时的波场称为跨声速波场。Comninou和Dundurs曾用双侧解修正法把问题归结为奇异积分方程,本文则用函数方程法讨论了这个问题,给出了界面间隙分布与压力分布的显示解析解,并通过数值计算实例展示出波场的一些特征。