海底沉积物上的声反射

本文将海底沉积物视为一种紧密的湿颗粒介质。声波在其中传播时将出现两个膨胀波和一个旋转波。考虑到这些特征，再假设海水与沉积物的界面是平的，导出了平面声波在其上的反射系数的表达式。文中就松散颗粒介质的情况对反射系数进行了简化，得出了前人用唯象理论所获得的结果。文末将理论与实验结果进行了比较，两者的一致性较好。     

浅析声音在空气中的传播

声波在液体、气体和固体中以纵波的形式向四周传播.当置于空气中的发声体振动时,造成了周围空气的被压缩,使空气形成了周期性的疏密状态变化,这种疏密状态由发声体向外传播,这就形成了空气中的声波(见图1),并遍布于整个传播波的三维空间中.     

混合物介质中声波尾波成因的随机过程分析

该文基于声波在混合物介质中传播时反射及散射的随机特性，把混合物介质抽象为三维各向同性的马尔科夫链，把声波在混合物介质中传播过程抽象为声波在三维马尔科夫链中以声速进行“随机游走”的随机过程。用空间内某点接收到声波的概率类比该点接收波振幅，以声波到达该点所走过的步数类比接收波时域曲线的时间。此理论模型可较好解释声波在混合物介质中传播时“峰波延后”及“尾波”等现象。     

一种新的海洋波被发现

美国与墨西哥的地球物理学家Ｒ .Ｂｕｌｔｅｒ和Ｃ .Ｌｏｍｎｉｔ博士最近在夏威夷 2号观测台发现了一种新的海洋波 ,这个观测台是放置在夏威夷与加利福尼亚州之间的海底 ,它能观测与记录各种类型的海洋波 .通常海洋中存在着两种海洋波 ,一种是声波 ,在水中的声波其作用原理是与在空气中的声波一样 ,即由不断更替的膨胀压缩运动所形成的纵波 ,只是其速度是由波在水中传播的快慢决定 .另一种是由地震引发的在地球表面附近传播的瑞利波 ,它一般是在地壳下的沉积层内沿着运动的水平与垂直方向传播的横波 .2 0 0 0年 6月在太平洋海底约 10公里处…     

海底沉积物压缩波速度与切变波速度的关系

基于连续介质假设,根据无吸收各向同性弹性介质通用方程分析沉积物声波传播关系,提出应用弹性结构分布因子表达的声速通用模型(GMSS,General Model of Sound Speed)分析海底沉积物的声速特性;通过研究Willey时间平均模型、Wood方程、Gassmann方程、Buckingham模型、Biot-Stoll模型和EDFM模型,可以表述成GMSS通用模型中的弹性结构分布因子的具体表达形式,得出GMSS通用模型在解释压缩波速度和切变波速度特性上具有一致性的特点。GMSS通用模型具有弹性结构分布因子、孔隙度、孔隙海水的等效密度和等效弹性模量、固相颗粒的等效密度、固相颗粒的等效体积弹性模量和等效切变弹性模量共7个参数,为研究海底沉积物压缩波和切变波速度提供了一种模型简单、参数少、通用性强的方法。但也需要从物理结构上以及应力应变关系上开展更为深入的分析和探寻GMSS模型的物理意义和参数测量的方法。      

关于声波教学中的几个关系

在声波的教学中,由于学生知识结构的关系,对于声波性质的了解有一定的欠缺,为了让学生充分认识声波的特性,在实际教学过程中,通过对如下几个关系的认识,学生对知识的了解将会更加清晰、明了.1 声波的传播与波速的关系 在教材中,列出了声波在各种不同介质中的传播速度,以及它们随温度变化的情况,     

介绍一种声波相对强度显示仪

声波在空间产生的干涉、衍射等空间波场,强度有强有弱的变化,不能直接观察到。利用声波相对强度显示仪,可以间接显示空间的声波相对强度的变化,形象地显示声波场的相对强度,用于演示实验教学。原理介质中有声波时。产生介质的紧密和稀疏,压力围绕平均压力周期性地变化。这部分附加上去的交变压力是由声波引起的,称为声压,用P表示。所以声波也可以看成压强波。平面波的声压和质点运动速度υ成正比。它们之间的比例常数是介质的密度ρ乘上声波传播的速度C,即     

温度梯度场对电声脉冲法空间电荷测量波形的影响

电力设备运行中的温升现象严重影响绝缘的使用寿命,因此高温下的空间电荷测量引起了许多学者的关注.但温度升高时,聚合物材料的声阻抗、Young模量、密度、声波在其中传播的速度、衰减特性均发生变化,因此无法准确测量出介质中的空间电荷特性.而对于温度梯度场下的绝缘介质(如电缆发热场)的空间电荷测量,温度的梯度分布对介质的声阻抗、弹性模量、密度、声速及声波衰减的影响将更为复杂.本文基于电声脉冲测量方法中声波的传播特性和温度对聚乙烯材料特性的影响,分析了温度梯度场对空间电荷测量结果的影响并进行了波形恢复.     

地下强爆炸辐射流体动力学过程的二维数值模拟

为评估强爆炸的毁伤效应,利用流固耦合界面处理方法,考虑辐射输运引起的能量沉积过程,建立同时求解辐射流体力学方程和流体弹塑性方程的二维耦合计算方法,给出地下强爆炸时,爆室内辐射波传播、辐射能量沉积到岩土表层、岩土表层膨胀、冲击波在岩土介质中传播、爆室内高压压缩爆室壁、爆室壁振荡增大的完整物理过程.     

非均匀饱含黏性流体孔隙介质中声波传播及井孔声场分析

声波在饱含流体孔隙介质中的传播特性与流体的黏滞性及孔隙介质的非均匀性密切相关.本文在Biot理论基础上,考虑了孔隙流体的剪切应力及孔隙结构的非均匀性,采用含黏性流体孔隙介质中的波动理论,研究了孔隙介质中四种体波的频散和衰减特性,分析了慢横波对快纵波转换散射的影响,进一步推导了孔隙地层井孔中的模式波及其声场的解析解,研究了非均匀孔隙介质中井孔模式波和波列的特征.研究结果表明,含黏性流体孔隙介质中存在慢横波,慢横波的频散很强,其传播特征受到介质孔隙度、渗透率及孔隙流体黏度的影响.在非均匀孔隙介质中,与慢横波相关的剪切应力平衡过程不仅导致快纵波的频散和衰减,还会影响井孔伪瑞利波及斯通利波的传播特征.本文的工作完善了孔隙介质中声波传播的物理机制,为孔隙地层井孔声波的解释与应用提供了理论指导.     

Kink instability of a highly deformable elastic cylinder

When a soft elastic cylinder is bent beyond a critical radius of curvature, a sharp fold in the form of a kink appears catastrophically at its compressed side while the tensile side remains smooth. The critical radius increases linearly with the diameter of the cylinder but remains independent of its material properties such as modulus; the maximum deflection at the location of the kink depends on both the material and geometric properties of the cylinder. The catastrophic dynamics of evolution of the kink depicts propagation of a shear wave from the location of the kink towards the edges signifying that kinking is an elastic response of the material which results in extreme localization of curvature. We have rationalized this phenomenon in the light of the classical Euler's buckling instability in slender elastic rods.     

基于弹性模量检测骨疲劳的超声导波方法研究

研究早期诊断骨疲劳的方法是当前骨质评价方面的研究热点之一. 本文对不同弹性模量下长骨中超声导波的传播特性进行了理论分析和仿真研究.首先, 通过数值计算得到导波在管状长骨中的理论解析解.然后对管状长骨进行了时域有限差分(FDTD) 仿真, 并验证了它与理论解析解的一致性, 同时得到长骨中不同模式导波群速度、 中心频率和衰减与弹性模量的关系.研究结果表明各个导波模式的群速度和中心频率均随弹性模量的增加而增加, 而衰减随弹性模量的增加而减小.说明超声导波的传播特性参量可以反映长骨弹性模量的变化, 从而为长骨的早期疲劳诊断提供理论依据.     

Elastic anomalies at phase transitions in multiferroics

The temperature dependences of the elastic modulus in multiferroics-magnetoelectrics are analyzed, in which magnetic and ferroelectric orderings appear as the result of two successive phase transitions. The analytical relationships for the elastic modulus near the phase transitions to ordered states are obtained for the cases of either linear-quadratic or biquadratic contributions to magneto- and electroelastic coupling. The explicit dependence of the elastic modulus in the multiferroic phase on the magnetoelectric coupling constant was found. It is shown that the characteristic elastic properties in multiferroics can be treated using the Landau theory without taking into account fluctuations. The analysis includes changes in the phase diagrams due to the magneto- and electroelastic coupling.     

声学脉冲序列及全透声机理研究

本文研究一维周期性层状结构中材料弹性模量时变因素作用下的声透射临界现象, 探究了这种声学脉冲序列及全透声现象的内在机理. 考虑弹性模量时变因素的影响, 通过求解波动方程, 运用分离变量法解得特征指数, 进而得到临界现象. 当调制幅值低于或等于临界值时, 周期性结构能够将入射波转化为一系列周期的毫秒级的反射脉冲序列; 尤其在调制幅值等于临界值时, 当周期性结构的层数达到16层时, 反射脉冲序列有完整的0和1 的波形; 当大于临界值时, 反射系数在50 ms内迅速衰减至0, 此时的结构相当于完全透声, 入射波可以无损地完全透过, 产生调制透声现象. 这些特殊的现象可为声波的动态控制、声脉冲序列的产生和声波的定向传播提供重要的理论依据, 在超声换能器及调制透声方面具有实际的工程应用前景.     

孔隙介质中快纵波的衰减特性和动力协调现象

依据Biot理论并采用前人的骨架模量孔隙度关系,计算了弹性波在孔隙介质中的衰减曲线,发现快纵波存在零衰减点.为解释这种现象,分析了孔隙流体相对于骨架运动的特点.结果表明,存在快纵波动力协调介质,快纵波在这种介质中传播时,流体和骨架之间无宏观相对位移,因此无论频率多高,流体粘滞系数多大,快纵波都不衰减.一个引申的结论是,在动力协调的渗透性孔隙介质中,即使存在双电层,快纵波也不产生流动电势.     

Wave equations in linear viscoelastic materials

Conditions for writing wave equations in linear viscoelastic materials are investigated. The study is restricted to the infinitesimal theory and an application is suggested in modeling ultrasound propagation in soft biological tissues. First, a general wave equation is obtained for the displacement field in an inhomogeneous medium. Second, the propagation of "the mean principal stress" (i.e., minus the arithmetical mean of the principal stresses) is examined. That quantity is particularly relevant when the force per unit area is detected at the surface of a nondissipative coupling medium. If the material is homogeneous, a wave equation is always obtained for the mean principal stress. Otherwise, supplementary conditions have to be assumed on the material and possibly on the motion. Results are illustrated by examples which present linearly elastic perfect fluids and linearly elastic Newtonian viscous fluids as particular viscoelastic materials.     

基于岩石物理的致密气层识别方法研究

致密储层声波性质受骨架矿物组成及孔隙类型影响较大,为更准确进行气层识别,本文给出了一种综合模型,和利用纵横波速度信息进行致密气层识别的方法:其首先利用Voigt-Reuss-Hill平均模型,求取岩石骨架等效弹性模量,消除岩性影响;根据综合模型和岩石剪切模量计算孔L隙纵横比(或裂隙密度),消除孔隙性质影响;利用DEM和K-T模型计算干燥岩石弹性模量,得到不受孔隙流体性质影响的弹性模量;将实测岩石弹性模量减去干燥岩石弹性模量定义为含气性因子;同时利用最小二乘法和体积模量,进行气层识别。本文含气分析方法考虑因素全面,干燥岩石纵横波速度比非定值,为具有复杂岩性和低孔低渗等特征的致密岩石气层识别提供技术支持。     

变声速弹性沉积层下压缩波与剪切波的耦合影响

针对压缩波声速n²线性分布、剪切波声速平方线性分布的变参数弹性海底沉积层中声场建模问题,建立了关于压缩波与剪切波本征函数的偏微分耦合方程组,基于微扰法,通过逐次微分给出了本征函数的近似解析解.理论分析表明,只有剪切波声速平方的梯度不为零的情况下,沉积层中的压缩波才会与剪切波产生耦合.压缩波与剪切波耦合的影响会带来本征值的变化,其对近场声传播的影响较小,但远距离声传播损失的预报在考虑耦合后与实测数据符合得更好.此外,耦合还会导致沉积层中本征函数及其导数的变化,使得耦合与非耦合情况下沉积层中质点位移场不同.通过与商用声场软件COMSOL计算结果的对比分析检验了本文方法的正确性,且本文方法计算时间远小于COMSOL软件运行时间.     

Quasimolecular nuclear optical potentials

A theory is presented to calculate potentials for the elastic nuclear heavy-ion scattering in a phenomenological way. The density properties of finite nuclei are derived with a schematic ansatz for the interaction energy between nuclear matter. The same interaction energy is applied to the calculation of the real part of the heavy-ion potential, which is of the quasimolecular type. The imaginary part is connected with the outflow time of nuclear matter out of compressed regions of overlapping nuclei. The resulting cross section for the elastic O¹⁶-O¹⁶ scattering reproduces the experiment up to 30 MeV quite well. An effective compression modulus of the S³² compound system can be deduced from the scattering experiment. It results to be about 200 MeV.     

双层弹性支撑板的水下宽带隔声

为实现水下宽带隔声,提出了一种由弹性元件支撑两块刚性端板构成的双层弹性支撑板结构。采用弹簧振子振动分析法和声传播理论,建立了平面波入射的水下隔声理论模型,分析了结构参数对隔声量的影响规律,结果表明足够小的弹性元件单位面积弹性系数或足够大的端板单位面积质量都可以连续一致地提高隔声量.仿真分析了双层弹性支撑板的振动位移和声输入阻抗,比较了双层弹性支撑板与连续介质层的隔声特性,结果表明,降低弹性元件质量,有助于在低频段消除半波全透射现象.在同厚度、同质量、同静态压缩率条件下,双层弹性支撑板能更好的降低两侧流体的振动及声耦合,隔声频带更宽,带内一致性更好,隔声量更大.