超声与固体中含气泡层的相互作用

本文利用固体层状媒质声反射模型,给出了固体中含气泡层声反射和透射系数的表达式,并由此导出沿固体中含气泡薄层对称和反对称模式界面波的特征方程式。本文还介绍了含气泡固体有效弹性模量的估算方法,文中给出的数值计算具体说明了气泡体积浓度和气泡层厚度对声反射系数、声透射系数以及反对称模式界面波传播速度的影响,本文的研究为根据声反射系数和界面波的传播速度的测量反演固体间气泡层的力学性能提供了理论依据。 关键词：     

固体滑移界面的超声评价

为评价固体滑移界面的特性,根据QSM界面模型和粘滞流体的本构方程导出了滑移界面的界面劲度系数及垂直入射到固体滑移界面的超声纵波和SH波的反射系数公式,其中纵波的反射系数与滑移界面层的绝热体积弹性模量、粘滞系数和入射声波的频率有关,而SH波的反射系数与界面层的绝热体积弹性模量和入射波的频率无关。因此,可以用SH波直接评价界面的不同粘滞状态,且不受检测频率的限制。要评价界面的绝热体积弹性模量,则必须增加纵波检测。利用蜂蜜和水模拟不同滑移界面层的声波反射实验验证了上述理论结果。     

超薄层状复合媒质弱界面深度与声导波

结合推导层状复合媒质各界面刚性联接时声导波频散特性方程的传递矩阵方法,以及滑移界 面边界条件和弱界面“弹簧”模型,分别导出了超薄层状复合媒质中存在不同深度弱界面、滑移界面和脱层情况下声导波的广义频散方程,分析了三种联接界面的深度对低模式声导波频散特性的影响. 关键词： 导波 界面 频散     

层状各向异性固体媒质的声反射和声透射

本文导出了联系任意对称的各向异性固体层上下界面力学量（位移和应力）的传递矩阵，从而提出了层状固体媒质声反射和声透射的一般模型，作为例子，本文数值计算了金属铝中双层正交对称固体（其间界面呈刚性联接或滑移联接）对声波的反射和透射系数。     

弱界面固体附层媒质中的类Rayleigh波

当半无限大固体媒质上有一层固体附加层时表面波是频散的。由界面的“准弹簧”模型,本文导出了有各向同性固体附加层时半无限大各向同性均匀媒质中弱界面情况下的类Ｒａｙｌｅｉｇｈ波的特征方程。文中给出了典型复合结构具有刚性联接界面、滑移联接界面和弱界面时类 Ｒａｙｌｅｉｇｈ波的色散曲线,分析了界面刚度系数对类 Ｒａｙｌｅｉｇｈ波传播速度的影响。数值计算的结果表明选择合适的参数可以由低频超声类Ｒａｙｌｅｉｇｈ进行涂层结构界面特性的无损评价。     

固体间界面的物理模型和界面对声波的反射

简要描述了模拟两固体间界面特性的弹簧模型，该模型最早是根据静力学方法提出的，后来用固体间界面薄层的声波反射方法加以改进，从界面弹簧模型可以方便地得到界面外近似边界条件，其中包含界面“弹簧”振子的劲度常数和质量，文章还给出了两相间固体中界面声反射系数的表达式，介绍了测量界面劲度常数的超声反射谱方法。最后讨论了仍关声波与界面相互作用研究领域中最近的一些研究进展。     

纤维增强复合媒质中的超声散射

为了用超声方法评价纤维增强复合媒质中纤维／母材的界面特性，本文建立了三层柱状固体媒质声散射截面积和纤维增强复合媒质中声衰减的计算方法。当纤维／母材界面层厚度与波长相比很小时，用两个劲度常数描述纤维与母材之间力学量的边界条件，得到了计算纤维增强媒质中声衰减的简化模型。本文还从数值上计算了纤维／铝复合媒质中超声纵波衰减与界面特性、超声频率的关系。     

铝合金粘接件界面层超声检测的进展

本文简述了检测铝合金粘接件界面层质量的超声反射法中有关理论和实验技术.介绍了粘接件中多孔Al_2O_3薄层有效弹性常数的确定方法和Al_2O_3/有机涂层之间界面的粘弹体模型.对五层媒质组成的粘接件声反射系数的理论值和实验值进行了比较.指出了粘接件界面层超声检测中一些尚待解决的问题。     

固体中圆柱状界面处力学量边界条件和界面的物理模型

简要介绍了固体复合媒质中圆柱状界面层的声散射理论,给出了联系界面层内外表面处声场产生的位移和应力的传递矩阵。将此传递矩阵对界面层厚度作渐近展开,可得界面薄层处力学量一级和二级近似边界条件。当界面簿层厚度远小于圆柱散射体半径时,传递矩阵可进一步简化,这时的近似边界条件可用界面弹簧模型解释。以数值计算为例子,讨论了各种近似边界条件的有效性和可能应用。本文还考虑了界面状况对声散射的影响。最后指出了声与柱状界面薄层相互作用方面有待进一步研究的一些问题。     

声波在水-含气沉积物界面的反射

含气泡海洋沉积物的声学特性是海底探测的重要问题。为了研究气泡存在对水-含气沉积物界面声反射系数的影响,本文基于气泡振动修正的Biot波动方程推导了气泡存在修正的Biot弹性模量,并结合水-沉积物界面的“开孔”边界条件推导了声波从水入射到水-含气沉积物界面的反射系数。数值分析表明气泡的振动导致反射系数呈现显著的频率特性。在气泡共振频率附近,由于气泡的共振引发的强散射和强衰减,使得反射系数很大,无论以何种角度入射,声波都很难进入含气泡的沉积物。本文研究结果表明,气泡半径、含量、声波频率以及入射角度都是影响水-含气沉积物界面反射系数的主要因素。      

超声在粘接界面的反射和透射

本文讨论了有关超声在两种固体粘接界面上的各种理论模型，介绍了这些模型所假设的界面边界条件以及由此而得到的超声在粘接界面上的反射系数和透射系数。     

浅海小掠射角的海底界面声反向散射模型的简化

在浅海,尤其是负梯度声速剖面和海面较为平静的浅海波导,海底界面反向散射是浅海混响的主要来源.经验散射模型只适用于分析浅海混响平均强度衰减特性,而基于物理机理建立的反向散射模型克服了这一缺陷,但同时也引入了其受地声模型约束的问题.本文结合了海底反射系数的三参数模型,对浅海远场海底反向散射模型进行了简化,以减少地声模型的输入参数.理论分析了海底反射系数的相移参数可以描述海底对声场的散射作用,无需任何海底地声参数的先验知识.通过对海底反向散射模型近似简化,结果表明在临界角附近和甚小掠射角范围内的海底粗糙界面反向散射模型的角度特性和强度特性受海底沉积层的影响不同:在临界角附近,海底反向散射的角度特性受海底反射系数的相移参数加权,而其散射系数则近似与相移参数无关;对于甚小掠射角,海底反向散射的角度特性近似与海底反射系数的相移参数无关,其散射系数则近似与相移参数的4次方成正比.     

声脉冲在多孔性媒质界面上的反射

本文在理论上分析球面脉冲声波在空气和理想的多孔性媒质界面上的反射问题。在声源为脉冲点源的情形下,给出反射脉冲声波的一般表示式。对以下三种情况做了较详细的分析:(1)声源和接收点在垂直于界面的同一直线上,半无限厚多孔性媒质;(2)声源和接收点在垂直于界面的同一直线上,多孔性媒质层;(3)掠射,半无限厚多孔性媒质。脉冲声波在媒质层上的反射是以声脉冲在媒质层内多次反射和透射来处理的。文中还给出实验结果和理论计算的比较。     

界面层对层状各向异性复合结构中Lamb波的影响

建立了各向异性界面层的弹簧模型,并将其应用于分析层状复合媒质的全局矩阵技术中.其 引入的机理是全局矩阵的程序结构、各层矩阵的排列不至于遭受大的破坏.因此,把弹簧界 面作为一个“材料层”.该层的材料常数用劲度常数来描述,其层厚为零.把该层放在全局矩 阵适当的位置而使系统中的其他层不发生任何变化.数值示例显示了刚性联接、滑移联接、 完全脱层三种不同界面条件下双层各向异性复合结构中Lamb波的频散特征,并对刚性联接和 滑移联接时质点沿板厚方向的位移分布进行了比较. 关键词： 各向异性界面 弹簧模型 全局矩阵 兰姆波频散     

聚焦超声波在层状生物媒质中的二次谐波声场的理论与实验研究

基于Khokhlov-Zabolotkaya-Kuznetsov(KZK)方程，在频域提出了聚焦超声波在层状生物媒质中传播的理论模型，该模型计及生物媒质的吸收、非线性和边界，同时考虑声源的衍射对声传播的影响.数值研究了聚焦超声波的基波和二次谐波在层状生物媒质中的声传播，并与实验结果相比较.研究结果表明，此方法可以有效地描述聚焦超声波在层状生物媒质中的二次谐波声场. 关键词： 聚焦超声波 层状生物媒质 二次谐波     

非线性左右手媒质界面的Goos-Hänchen位移

 由均匀平面电磁波在左右手媒质界面满足的切向边界条件出发,推导了电磁波由线性传统媒质入射到非线性左手媒质时波的传播特性。利用时间延迟的方法,给出全反射情况下媒质界面非线性Goos-Hänchen位移表达式。分析了非线性左手媒质界面的侧向位移随入射角及入射波电场强度的变化关系,发现入射波场强对传输特性起决定作用:当入射波电场小于临界场强时,调节入射场强可以控制相应的侧向位移;当入射波电场大于临界场强时,不再满足全反射条件,部分入射波透射到非线性介质中。波导中加入非线性介质不仅可以调节侧向位移的大小,且可以实现对入射波场强的控制。     

非线性左右手媒质界面的Goos-H(a)nchen位移

由均匀平面电磁波在左右手媒质界面满足的切向边界条件出发,推导了电磁波由线性传统媒质入射到非线性左手媒质时波的传播特性.利用时间延迟的方法,给出全反射情况下媒质界面非线性Goos-Hǎnchen位移表达式.分析了非线性左手媒质界面的侧向位移随入射角及入射波电场强度的变化关系,发现入射波场强对传输特性起决定作用:当入射波电场小于临界场强时,调节入射场强可以控制相应的侧向位移;当入射波电场大于临界场强时,不再满足全反射条件,部分入射波透射到非线性介质中.波导中加入非线性介质不仅可以调节侧向位移的大小,且可以实现对入射波场强的控制.     

碳纳米管-聚乙烯复合材料界面力学特性分析

本文采用分子动力学模拟办法对碳纳米管-聚乙烯复合材料的界面力学特性进行了模拟和分析. 通过对单壁碳纳米管从无定形聚乙烯中抽出过程进行模拟, 研究了界面剪切应力随碳管滑移速度、聚乙烯分子链长和碳纳米管管径之间的变化关系, 并对界面的滑移机理进行了讨论. 模拟结果发现, 随着聚合物分子链长的增加, 界面临界剪切应力有显著增大, 而滑移剪切应力略显增加; 界面临界剪切应力和滑移剪切应力随着碳纳米管管径的增大而明显增加. 本文同时对界面应力的变化机理进行了模拟和讨论.     

四界面谐振反射器的选模特性

本文运用分层媒质特征矩阵给出了不敷反射膜的四界面谐振反射器的“波长-反射率”的理论计算公式,分析了四界面谐振反射器的“波长-反射率”和波长扫描特性.为四界面谐振反射器的设计和应用提供了一种可靠的理论计算方法.     

光波在左右手系材料界面处的传输特性

根据电磁场理论推导了左、右手系材料界面处菲涅耳公式及菲涅耳系数的角度表达形式,研究了界面处反射系数和透射系数的变化情况,以及布鲁斯特角的确定和全反射时的光学特性,作为进一步研究左手系的特性和相关光学薄膜器件设计的理论基础.