分層介質(zhì)中彈性波散射和頻散的穩(wěn)定高精度算法
發(fā)布時間：2021-01-01 14:52
分層介質(zhì)中彈性波傳播問題是彈性動力學的一項重要研究內(nèi)容,其相關(guān)理論在地球物理、工程勘探、無損檢測和復合材料等眾多領域具有廣泛應用。散射和頻散是研究彈性波問題的兩個重要方面,本文主要集中在這兩個方面的研究開展工作。與各向同性介質(zhì)相比,各向異性分層介質(zhì)中波傳播問題的求解更加復雜,這主要體現(xiàn)在以下兩個方面:（1）一般各向異性介質(zhì)有21個獨立的彈性常數(shù),所有的位移分量耦合在一起;（2）各向異性介質(zhì)中波的傳播方向與能量的流動方向不一致,每層介質(zhì)中向上和向下傳播的波必須通過能量的流動方向進行分離。目前求解分層各向異性介質(zhì)中波傳播問題的數(shù)值方法大體上可分為大類。一類是基于連續(xù)模型,如傳遞矩陣法、剛度矩陣法等,但它們在一定條件下可能會發(fā)生數(shù)值病態(tài),如傳遞矩陣法在頻厚積較大時,會產(chǎn)生精度丟失;剛度矩陣法在頻厚積較小時,會產(chǎn)生較大舍入誤差,甚至不穩(wěn)定,而且運用這類方法求解頻散關(guān)系,最終會歸結(jié)為求解一個關(guān)于頻率和波數(shù)的超越本征問題,通常需要非常強健的尋根技術(shù)和復雜的迭代程序,很容易發(fā)生漏根現(xiàn)象。第二類方法是基于離散模型,如有限差分法、有限單元法等,它們克服了從超越方程找根的困難,而是轉(zhuǎn)化為求解一個關(guān)于頻率和...
【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：209 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１?（ａ）?Ｒａｙｌｅｉｇｈ波和（ｂ）?Ｌｏｖｅ波的示意圖［８］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｋｅｔｃｈｅｓ?ｏｆ?（ａ）?Ｒａｙｌｅｉｇｈ?ｗａｖｅｓ?ａｎｄ?（ｂ）?Ｌｏｖｅ?ｗａｖｅｓ?［８＾??
?分層介質(zhì)中彈性波散射和頻散的穩(wěn)定高精度算法???各個工業(yè)領域，使得人們對分層介質(zhì)中彈性波傳播問題的研究興趣更加濃厚起來。復合結(jié)??構(gòu)組件通常是由纖維、基底等一系列層合物經(jīng)過不同的鋪層方式而形成的人造層壓板材??結(jié)構(gòu)，它們展現(xiàn)出極強的各向異性和非均勻特性。彈性波在復合層壓板材結(jié)構(gòu)中傳播時展??現(xiàn)出頻散特性，可利用其進行結(jié)構(gòu)界面損傷檢測和材料無損評價，這極大地激發(fā)了人們對??于分層各向異性介質(zhì)中波傳播問題的研宂興趣。??Ｘｋｍ
?大連理工大學博士學位論文???無限各向異性分層介質(zhì)，半無限空間的模擬是一個極具挑戰(zhàn)性的問題，近年來許多學者已??經(jīng)開展了相關(guān)工作，但是由于其涉及到固體力學、結(jié)構(gòu)動力學、計算物理、計算數(shù)學等眾??多學科的理論知識，求解起來極其復雜，有待于進一步發(fā)展理論和建立強健的計算分析方??法。??（ａ）?２?（ｂ）?ｚ??參參??圖１．３慢度曲面：（ａ）各向同性材料（Ｓｉ０２）；?（ｂ）正交各向異性材料（Ｂａ２ＮａＮｂ５０１５）??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｌｏｗｎｅｓｓ?ｓｕｒｆａｃｅｓ?ｏｆ?（ａ）?ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌ?（Ｓｉ〇２）?ａｎｄ?（ｂ）?ｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌ??（Ｂａ２ＮａＮｂ５〇ｉ５）??除了以上彈性結(jié)構(gòu)，近一個世紀以來，智能材料和結(jié)構(gòu)從航空航天和軍工設備的應??用，逐漸被拓展到土木工程、船舶、汽車等各個行業(yè)中，并且在航空航天、高速列車、橋??梁、建筑等結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測、振動控制、噪聲和形狀控制、優(yōu)化設計和分析等領域展現(xiàn)出??良好的應用前景，己經(jīng)受到了世界諸多國家的極大重視。壓電和壓磁復合材料是兩類重要??的智能材料（如圖１．４所示），具有力域、電域以及磁域之間的強烈耦合特性，這種耦合性??能夠?qū)崿F(xiàn)機械能、電能和磁能之間的相互轉(zhuǎn)換，使得壓電和壓磁材料在微機電系統(tǒng)中具有??廣泛的應用，如傳感器、制動器、智能設備、通信電路元件等。壓電和壓磁材料具有??頻響范圍寬、響應速度快、密實度大、精確度高等優(yōu)點，既可制各傳感器又可制備驅(qū)動器，??通過正逆壓電或壓磁效應進而實現(xiàn)智能控制。壓電和壓磁材料的這些應用都與波傳播特??性有著非常密切的聯(lián)系，因此研宄波在壓電和壓磁結(jié)構(gòu)中的傳播規(guī)律具
【參考文獻】：
期刊論文
[1]聲波測井壓電換能器多頻點阻抗匹配技術(shù)研究[J]. 茍陽,唐曉明,譚寶海,陳文軒,孫云濤,張文秀. 聲學技術(shù). 2019(01)
[2]壓電納米板中SH型導波的傳播特性[J]. 張樂樂,劉響林,劉金喜. 力學學報. 2019(02)
[3]具有表面效應的壓電半空間中的表面波[J]. 周偉建,陳偉球. 力學學報. 2017(03)
[4]精細積分方法研究綜述[J]. 高強,譚述君,鐘萬勰. 中國科學:技術(shù)科學. 2016(12)
[5]基于半解析譜元法的各向異性介質(zhì)PBG結(jié)構(gòu)傳輸特性的研究[J]. 楊紅衛(wèi),王改頁,黃翠鶯,孟珊珊. 電子學報. 2015(10)
[6]有限長周期結(jié)構(gòu)的密集特征值[J]. 吳鋒,高強,鐘萬勰. 應用數(shù)學和力學. 2013(11)
[7]高速列車受電弓空氣動力學對弓網(wǎng)受流的影響[J]. 劉星,鄧見,鄭耀,潘國峰. 浙江大學學報(工學版). 2013(03)
[8]考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用的大跨度斜拉橋長周期地震反應分析[J]. 段浪,趙榮欣. 公路交通科技. 2012(05)
[9]一維聲子晶體帶隙的非局部辛分析[J]. 姚征,鄭長良. 固體力學學報. 2012(01)
[10]一維離散結(jié)構(gòu)能帶結(jié)構(gòu)與表面態(tài)的辛分析方法[J]. 高強,張騰,鐘萬勰. 固體力學學報. 2011(04)
博士論文
[1]壓電納米材料和結(jié)構(gòu)中的彈性波傳播與散射[D]. 張樂樂.北京交通大學 2017
[2]爆炸應力波與含結(jié)構(gòu)面巖體的相互作用及裂紋擴展研究[D]. 許鵬.中國礦業(yè)大學(北京) 2017
[3]周期結(jié)構(gòu)的時域積分方法及散射分析方法研究[D]. 吳鋒.大連理工大學 2014
[4]電磁波傳播問題的高性能數(shù)值算法研究[D]. 朱寶.大連理工大學 2013
[5]層狀磁電復合材料中彈性波傳播若干問題的理論研究[D]. 龐玉.北京交通大學 2009
[6]辛體系算法在波的傳播與振動問題中的應用[D]. 姚征.大連理工大學 2007
碩士論文
[1]壓電-壓磁納米層狀半空間結(jié)構(gòu)中彈性波的傳播性能[D]. 高世婧.石家莊鐵道大學 2017
[2]辛方法在一維聲子晶體和攝動哈密頓系統(tǒng)中的應用[D]. 張騰.大連理工大學 2009
本文編號：2951489
【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：209 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１?（ａ）?Ｒａｙｌｅｉｇｈ波和（ｂ）?Ｌｏｖｅ波的示意圖［８］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｋｅｔｃｈｅｓ?ｏｆ?（ａ）?Ｒａｙｌｅｉｇｈ?ｗａｖｅｓ?ａｎｄ?（ｂ）?Ｌｏｖｅ?ｗａｖｅｓ?［８＾??
?分層介質(zhì)中彈性波散射和頻散的穩(wěn)定高精度算法???各個工業(yè)領域，使得人們對分層介質(zhì)中彈性波傳播問題的研究興趣更加濃厚起來。復合結(jié)??構(gòu)組件通常是由纖維、基底等一系列層合物經(jīng)過不同的鋪層方式而形成的人造層壓板材??結(jié)構(gòu)，它們展現(xiàn)出極強的各向異性和非均勻特性。彈性波在復合層壓板材結(jié)構(gòu)中傳播時展??現(xiàn)出頻散特性，可利用其進行結(jié)構(gòu)界面損傷檢測和材料無損評價，這極大地激發(fā)了人們對??于分層各向異性介質(zhì)中波傳播問題的研宂興趣。??Ｘｋｍ
?大連理工大學博士學位論文???無限各向異性分層介質(zhì)，半無限空間的模擬是一個極具挑戰(zhàn)性的問題，近年來許多學者已??經(jīng)開展了相關(guān)工作，但是由于其涉及到固體力學、結(jié)構(gòu)動力學、計算物理、計算數(shù)學等眾??多學科的理論知識，求解起來極其復雜，有待于進一步發(fā)展理論和建立強健的計算分析方??法。??（ａ）?２?（ｂ）?ｚ??參參??圖１．３慢度曲面：（ａ）各向同性材料（Ｓｉ０２）；?（ｂ）正交各向異性材料（Ｂａ２ＮａＮｂ５０１５）??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｌｏｗｎｅｓｓ?ｓｕｒｆａｃｅｓ?ｏｆ?（ａ）?ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌ?（Ｓｉ〇２）?ａｎｄ?（ｂ）?ｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌ??（Ｂａ２ＮａＮｂ５〇ｉ５）??除了以上彈性結(jié)構(gòu)，近一個世紀以來，智能材料和結(jié)構(gòu)從航空航天和軍工設備的應??用，逐漸被拓展到土木工程、船舶、汽車等各個行業(yè)中，并且在航空航天、高速列車、橋??梁、建筑等結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測、振動控制、噪聲和形狀控制、優(yōu)化設計和分析等領域展現(xiàn)出??良好的應用前景，己經(jīng)受到了世界諸多國家的極大重視。壓電和壓磁復合材料是兩類重要??的智能材料（如圖１．４所示），具有力域、電域以及磁域之間的強烈耦合特性，這種耦合性??能夠?qū)崿F(xiàn)機械能、電能和磁能之間的相互轉(zhuǎn)換，使得壓電和壓磁材料在微機電系統(tǒng)中具有??廣泛的應用，如傳感器、制動器、智能設備、通信電路元件等。壓電和壓磁材料具有??頻響范圍寬、響應速度快、密實度大、精確度高等優(yōu)點，既可制各傳感器又可制備驅(qū)動器，??通過正逆壓電或壓磁效應進而實現(xiàn)智能控制。壓電和壓磁材料的這些應用都與波傳播特??性有著非常密切的聯(lián)系，因此研宄波在壓電和壓磁結(jié)構(gòu)中的傳播規(guī)律具
【參考文獻】：
期刊論文
[1]聲波測井壓電換能器多頻點阻抗匹配技術(shù)研究[J]. 茍陽,唐曉明,譚寶海,陳文軒,孫云濤,張文秀. 聲學技術(shù). 2019(01)
[2]壓電納米板中SH型導波的傳播特性[J]. 張樂樂,劉響林,劉金喜. 力學學報. 2019(02)
[3]具有表面效應的壓電半空間中的表面波[J]. 周偉建,陳偉球. 力學學報. 2017(03)
[4]精細積分方法研究綜述[J]. 高強,譚述君,鐘萬勰. 中國科學:技術(shù)科學. 2016(12)
[5]基于半解析譜元法的各向異性介質(zhì)PBG結(jié)構(gòu)傳輸特性的研究[J]. 楊紅衛(wèi),王改頁,黃翠鶯,孟珊珊. 電子學報. 2015(10)
[6]有限長周期結(jié)構(gòu)的密集特征值[J]. 吳鋒,高強,鐘萬勰. 應用數(shù)學和力學. 2013(11)
[7]高速列車受電弓空氣動力學對弓網(wǎng)受流的影響[J]. 劉星,鄧見,鄭耀,潘國峰. 浙江大學學報(工學版). 2013(03)
[8]考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用的大跨度斜拉橋長周期地震反應分析[J]. 段浪,趙榮欣. 公路交通科技. 2012(05)
[9]一維聲子晶體帶隙的非局部辛分析[J]. 姚征,鄭長良. 固體力學學報. 2012(01)
[10]一維離散結(jié)構(gòu)能帶結(jié)構(gòu)與表面態(tài)的辛分析方法[J]. 高強,張騰,鐘萬勰. 固體力學學報. 2011(04)
博士論文
[1]壓電納米材料和結(jié)構(gòu)中的彈性波傳播與散射[D]. 張樂樂.北京交通大學 2017
[2]爆炸應力波與含結(jié)構(gòu)面巖體的相互作用及裂紋擴展研究[D]. 許鵬.中國礦業(yè)大學(北京) 2017
[3]周期結(jié)構(gòu)的時域積分方法及散射分析方法研究[D]. 吳鋒.大連理工大學 2014
[4]電磁波傳播問題的高性能數(shù)值算法研究[D]. 朱寶.大連理工大學 2013
[5]層狀磁電復合材料中彈性波傳播若干問題的理論研究[D]. 龐玉.北京交通大學 2009
[6]辛體系算法在波的傳播與振動問題中的應用[D]. 姚征.大連理工大學 2007
碩士論文
[1]壓電-壓磁納米層狀半空間結(jié)構(gòu)中彈性波的傳播性能[D]. 高世婧.石家莊鐵道大學 2017
[2]辛方法在一維聲子晶體和攝動哈密頓系統(tǒng)中的應用[D]. 張騰.大連理工大學 2009
本文編號：2951489
本文鏈接：http://www.wukwdryxk.cn/shoufeilunwen/jckxbs/2951489.html
最近更新
教材專著
