Lamb波在复合材料板中传播的谱有限元模拟

众所周知Lamb波在复合材料中的传播呈各向异性的特点,经典有限元法模拟这类问题效率不高,所以,本文采用谱有限元法进行研究。先建立了一种新的谱有限板单元,该单元以Gauss-Lobatto-Legendre点作为节点,使质量矩阵是对角矩阵;另外,该单元采用了扩展的位移场,能够较好地模拟板结构的三维特性。然后,对复合材料板结构中Lamb波在对称模式与反对称模式下的传播速度进行了求解,将计算结果与Mindlin板谱单元的结果以及三维弹性理论的结果进行了比较,并讨论了Lamb波在反对称层合板中的传播特点。最后,模拟了Lamb波在含和不含损伤复合材料层合板中的传播,数值结果表明所建立的谱有限板单元可以较好地模拟出Lamb波在复合材料板结构中的传播特性。     

闭环光纤陀螺中铌酸锂相位调制器的附加强度调制及其影响

铌酸锂相位调制器是锯齿波调制闭环光纤陀螺的关键器件。本文就钛内扩散铌酸鲤相位调制器及其锯齿波驱动电路不理想而导致的边带抑制进行了理论分析和仿真研究。重点讨论了附加强度调制对边带抑制影响的特点，提出了减小这类误差应采取的技术措施。这为提高闭环光纤陀螺标度因数的线性度提供了理论依据。     

两相爆轰波的松弛结构

两相爆轰波的松弛结构明显区别于均相爆轰,除需考虑化学反应的影响外还需考虑两相流效应。本文的理论分析表明,化学反应效应和两相流效应对爆轰波松弛区内某些参数变化的影响是一对矛盾因素,这使得松弛区内的参数分布呈较为复杂的形态,均相爆轰中这类分布曲线往往是单调变化的。根据作者提出的云雾和粉尘爆轰模型所进行的计算表明理论分析与计算结果所呈现的态势一致。 文中还讨论了两相爆轰波的C-J条件,Rayleigh方程和Hugoniot方程,并根据计算绘制了Rayleigh曲线和Hugoniot曲线,这从另一侧面反映了两相爆轰波松弛结构的特征。     

应力孤子波

孤子波(Soliton wave)是一类由于非线性作用引起的行波,它在运动过程中形状保持不变。一个世纪以来对它的数学研究获得了这类非线性波动方程的初等函数的解析表示。利用孤子波的数学理论到圆截面直筒油管的应力波传播的研究,得出了这类应力波具有孤子波的性质,并导出了它的解的表示式。这对研究弹性圆管应力传输问题是有帮助的。     

SH波在滑动接触面上的反射与折射

1.引言应力波在固定接触面上反射和折射的解是众所周知的.近年来,一些作者对应力波在所谓单向接触面上的反射和折射等问题进行了广泛的研究.本文研究应力波在另一类接触面上的反射与折射.这类接触面的特点是:两接触物体具有相对滑动速度.若采用库仑摩擦定律,则接触面上的剪力等于最大摩擦阻力.在应力波的作用下,接触面上的应力和相对滑动速度都将发生变化,因此也有可能发生局部的分离、粘着,甚至发生与初速度反向的滑动.分析与计算结果表明,反射与折射波的性态与这些局部区域的存在及其位置和尺寸有关.对应力波与这类接触面间相互作用的研究,具有理论和实际意义.其研究成果可以用于通过对应力波的计算或测量来研究接触面的性     

基于微形态模型的颗粒材料中波的频散现象研究

基于颗粒材料冲击与波动响应特性的调控波传播行为的超材料设计受到广泛关注,设计这类材料需要对颗粒材料的波传播机制及调控机理有深入认识.波在颗粒材料中传播的频散现象及频率带隙等行为与材料的非均匀性密切相关,通常讨论频散现象是基于弹性理论框架建立微结构连续体或高阶梯度连续体等广义连续体模型来进行.本研究基于细观力学给出了一个颗粒材料的微形态连续体模型.在该模型中,考虑了颗粒的平动和转动,且颗粒间的相对运动分解为两部分:即宏观平均运动和细观真实运动.基于此分解,提出了一个完备的变形模式,得到了对应于不同应变及颗粒间运动的宏细观本构关系.结合宏观变形能的细观变形能求和表达式,获得了基于细观量表示的宏观本构模量.应用所建议模型考察了波在弹性颗粒介质的传播行为,给出了不同形式的波的频散曲线,结果显示此模型具有预测频率带隙的能力.     

基于微形态模型的颗粒材料中波的频散现象研究

基于颗粒材料冲击与波动响应特性的调控波传播行为的超材料设计受到广泛关注,设计这类材料需要对颗粒材料的波传播机制及调控机理有深入认识. 波在颗粒材料中传播的频散现象及频率带隙等行为与材料的非均匀性密切相关,通常讨论频散现象是基于弹性理论框架建立微结构连续体或高阶梯度连续体等广义连续体模型来进行. 本研究基于细观力学给出了一个颗粒材料的微形态连续体模型. 在该模型中,考虑了颗粒的平动和转动,且颗粒间的相对运动分解为两部分:即宏观平均运动和细观真实运动. 基于此分解,提出了一个完备的变形模式,得到了对应于不同应变及颗粒间运动的宏细观本构关系. 结合宏观变形能的细观变形能求和表达式,获得了基于细观量表示的宏观本构模量. 应用所建议模型考察了波在弹性颗粒介质的传播行为,给出了不同形式的波的频散曲线,结果显示此模型具有预测频率带隙的能力.      

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.     

桡动脉脉搏波的分析(Ⅰ)——理论结果

为了揭示在桡动脉处所描记到压力脉搏波的基本特征,我们在线化假定下求得了桡动脉处瞬态压力的分析表达式,并讨论了桡动脉处压力脉搏波的基本特征。在此基础上,对三种具体情况,详细论述了桡动脉脉搏波前面若干阶梯波形的变化规律及其所对应的生理学含义。理论波形与人体中实测波形的比较情况将另文讨论。     

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。     

非理想爆轰的推飞片效率

本文采用一定形式的状态方程,模拟爆轰波后稀疏波区内介质的放能,初步解析地讨论了非理想爆轰波的推飞片效率问题,并与相应CJ爆轰波的情况进行了对比。由本文的结果可见:(1)对CJ点之后释放能量的非理想爆轰波,波后压力分布与瞬时释放能量的多少和CJ点之后释放能量的多少和快慢有关。(2)非理想爆轰的推飞片效率,除炸药与飞片质量比之外,不仅依赖于CJ点之前瞬时释放出来的能量Q,还依赖于CJ之后释放的能量q和标志释放快慢的参数n。(3)非理想爆轰波、包括弱爆轰的推飞片效率,对所讨论的参数与CJ爆轰相似,均存在一个最佳的选择。     

爆轰波推动金属球壳的初始态分析

爆轰波推动金属介质是经常涉及到的工程问题。本文应用极曲线方法,分析了爆轰波作用下金属球壳初始运动状态,依赖于爆轰波速度和爆轰波与金属界面夹角。并与Freund,H.U.等所做的实验结果相比较。同时讨论了单层介质和复合层介质初始态的差异。     

激波与小扰动波的相互作用(激波稳定性问题)

本文讨论朗道和栗弗席兹意义下的激波稳定性问题,也就是求解激波与小扰动波的相互作用问题。在无耗散介质的定常、平面激波两边产生了小扰动。朗道等假定小扰动波传播方向是垂直于激波的,得到的稳定条件是M_>1,M_2<1。我们则把小扰动波取为二维的,即推广为小扰动波可以斜着激波传播的情形,这是更常见的。结论是,无论按群速度方向来区分趋向波和离散波,还是像朗道等那样,按相速度方向来区分趋向波和离散波,既便满足条件M_1>1,M_2<1,对于某些纵向扰动波长与频率范围的声波而言,激波都不稳定。接着提出了几个实验,根据可能的实验结果讨论了趋向波与离散波的定义应按相速度方向还是群速度方向,说明了其意义。 对于管道内的定常激波有类似结果。     

爆轰传播理论的解析研究方法(二)

自相似流动 前面讨论的一维平面爆轰波的Taylor波,在固结于波阵面的参考系中流场是定常的。起爆、传播和爆轰效应等问题中经常出现不定常流动,这里最简单的是自相似流动。最一般的相似概念应采用本文以后讨论的群论方法,本节则采取较简单的量纲分析观点,而且限于讨论一维(平面、柱、球对称)散心和聚心爆轰波。     

含气多孔介质的卸压破坏及突出的极强破坏准则

用简单的一维刚骨架破坏失效模型描述受压含气多孔介质在界面突然卸压下的拉伸破坏，这类破坏具有不发散传播的特性，可用稀疏间断波来表示，即破坏波．存在有极强破坏波，它由类似于定常爆燃的Ｃ Ｊ条件确定．提出了临界突出的极强破坏准则．     

高-低爆速圆板炸药串联爆轰引起平面爆轰波的变凸现象

为分析高-低爆速圆板炸药于空中串联爆轰时平面爆轰波在传播过程中演变成凸面波的现象,分别对平面爆轰波阵面后爆轰产物状态参数的分布、有效药量与柱面装药几何尺寸的关系、爆轰产物的状态方程及强爆轰关系式进行了讨论。并以100 mm50 mm的TNT与RC炸药串联爆轰为例,描述了平面爆轰波演变为凸面爆轰波的过程,预估了爆轰波的平面范围和波形差。预估结果与实验结果基本符合。     

旋转爆轰的三维结构和侧向稀疏波的影响

基于带化学反应的三维Euler方程,采用氢气-空气的9组分19步基元反应简化模型,对圆环形燃 烧室内的旋转爆轰进行了数值模拟,讨论了旋转爆轰波的三维结构及侧向稀疏波对旋转爆轰波阵面的影响。 数值结果表明,爆轰波能够以旋转方式沿预混气层稳定传播。在侧向稀疏波作用下,爆轰波阵面发生变形。 与理想的C-J爆轰相比,爆轰波强度和爆轰参数都有所下降。     

应力波传播与屈曲耦合情况下结构动力屈曲控制方程探讨

从应力波作用下结构动力屈曲的特点出发,指出应力波作用下结构动力屈曲与结构中应力波传播的耦合导致时间成为结构动力屈曲的参变量,从而应力波作用下结构动力屈曲问题中结构的真实运动与邻近运动是不同时刻、不同扰动区域的比较,这使得其动力屈曲控制方程的建立不宜采用传统的等时积分变分原理;以压应力波作用下弹性直杆为例,应用能量守恒原理,根据屈曲时刻结构能量的转换关系,建立了弹性压应力波作用下半无限长直杆的动力屈曲控制方程,并得到了波前附加约束条件;最后,讨论了波前附加约束条件的物理意义,指出波前附加约束条件出现的根本原因是轴向应力波的传播与屈曲不能解耦。     

弹性波混合差分解法的透射边界条件

文中将基于离散应力、速度混合变量弹性波方程的各种数值解法统称为混合差分法，该文研究这类解法中人工边界的透射边界条件。基于波动沿边界法向传播的特征量分析，给出了横观各向同性介质中复杂形状边界的透射条件。该文是一种局部透射条件，所需计算量极小。文中将此方法与交错网格差分解法结合并应用于横观各向同性介质弹性波计算。数值算例及反射系数分析表明，该方法很好地消除了人工边界对来波的反射。     

颗粒材料中致密波结构研究

采用一维两相流模型与相应颗粒构形应力函数,研究了致密波的形成及其结构．用简化两相流模型系统地讨论致密波对有关因素的依赖关系．分析指出：小于基体材料音速的致密波仅能在非理想颗粒材料中存在,从波前到波后,所有状态物理量光滑过渡．大于基体材料音速的致密波,波头可能存在间断．应力函数与致密粘性确定后,致密波速度决定致密波结构、宽度、终态压实度．采用一维两相流模型模拟了活塞驱动颗粒床形成致密波这一动态过程．用线方法（MOL）对该方程组求数值解．计算表明,经过短暂的非稳态过程,颗粒床中形成一稳态致密波．分析了活塞速度与初始孔隙率对致密波结构的影响,并对简化两相流模型与两相流模型的计算结果进行了对比．