简谐P波透过摩擦接触界面的实验分析

工程结构中存在着大量的接触界面,接触界面只能承压不能承拉。含有接触界面的材料或结构受地震、冲击等动荷载作用时,可能引起界面的局部分离和滑移,从而导致问题的非线性。对简谐P波垂直入射接触界面问题进行了实验研究。观测分析透射波时域波形和频域曲线的变化,给出了透射波高阶频率幅值随外加荷载的变化规律,以期为无损探测材料接触型缺陷以及定量测定界面接触力提供参考。     

基于MASW的钢-混凝土组合板界面剥离损伤识别

目的 提出一种基于多通道面波分析技术(MASW)的钢-混凝土组合板界面剥离损伤识别方法.方法 从Rayleigh波的波动方程出发,结合MASW技术建立钢-混凝土组合板有限元模型,通过激励正弦信号产生Rayleigh波,研究其波速衰减特征,并提出基于波速衰减的MASW损伤识别算法;搭建MASW试验平台,建立多通道超声面波...     

检测双层固接复合圆筒界面特性的周向导波

通过对层间界面固接的双层复合圆筒中周向导波频散现象的研究,以及与单层筒和层间界面光滑接触的双层复合圆筒频散曲线的比较,发现周向导波在双层复合圆筒中传播时,会发生明显的频散现象,其第一阶模态,在高频时接近于无频散Rayleigh面波。通过对比研究发现,第二阶模态具有在层间界面附近集中能量的特征,可用于层间界面缺陷的周向导波无损检测技术中。该方法可以用来研究确定激励频率的合理范围。     

NSM-CFRP混凝土加固界面应力理论解析

目的研究内嵌式碳纤维(NSM-CFRP)加固混凝土粘结界面的脱粘机理,并且预测界面的剥离强度.方法以微元理论为基础,建立了NSM-CFRP与固化环氧树脂胶层及混凝土粘结界面应力的控制方程.通过设定的粘接应力-滑移关系,对界面失效全过程进行了分析.CFRP与固化环氧树脂胶层及混凝土粘结界面的受力破坏过程划分为3个阶段:弹性阶段、弹性软化阶段、软化脱粘阶段.对4组拉剪试验极限承载力的试验值与拟合后的计算值进行比较.结果给出了FRP-混凝土界面剪应力、相对位移(滑移量)表达式以及载荷与相对位移关系.不同粘结长度得到的极限承载力解析解与拉剪试验得到的试验值进行对比吻合较好,误差在10%以内.结论得到了计算剥离强度的表达式,极限剪应力和极限滑移量与材料的性能以及其几何因素有关,需要结合试验数据进行拟合.     

液-液传质过程中液滴内界面湍动现象

在水-丙酮-甲苯和水-丙酮-甲基异丁酮两种液-液体系中,使用放大投影法,在包括Rayleigh对流影响和排除Rayleigh对流影响的情况下,观察了溶质在液滴与连续相之间传质引发的界面湍动现象,结果表明,液-液传质过程中液滴内部的界面湍动强烈,对传质有强烈的促进作用.Marangoni对流单独作用下的液滴内部界面湍动强度大,可充满整个液滴内部,而当Marangoni对流与Rayleigh对流耦合存在时,液滴内部界面湍动强度较小,仅存在于液滴界面内侧附近,不能充满整个液滴内部空间.     

关于流体流动的边界滑移

提出了应力控制边界滑移模型并预报了平行板间的流体界面滑移以及球和平面间有法向挤压运动时的界面滑移问题, 数值解与试验数据吻合. 该模型假设在固液界面上存在一个极限剪切应力, 当界面应力在此极限应力之下时, 没有界面滑移; 当界面应力达到此应力时, 发生了滑移. 研究发现, 当两个界面滑移性质相同的表面发生挤压运动时, 界面滑移使得流体动压效应明显减小, 流体承载力最后达到饱和状态. 滑移解与无滑移经典理论解相比最大相差两个数量级以上. 当两个界面滑移性质不同的异性表面发生挤压运动时, 界面滑移的影响比较奇异, 此时界面滑移主要由界面极限剪应力较小的表面控制, 但流体动压效应减小较慢, 即使当某一个界面的极限剪应力为零时仍然有可观的流体动压承载力.     

三维可压两相流扩散界面模型的界面极限分析

主要讨论了三维可压两相流扩散界面模型-Navier-Stokes-Cahn-Hilliard（NSCH）方程组中接触界面厚度趋于零时的极限问题，通过渐近匹配展开的方法，从方程组解的渐近极限中推导出相应两相流的自由界面模型及界面条件。     

弹性波与各向异性介质摩擦接触界面的相互作用

研究了脉冲波在一般各向异性介质摩擦接触界面上的反射和折射问题.限于小于临界角入射的情况.利用Fourier分析方法将非线性Coulomb摩擦接触边界波动问题化为一组代数方程.给出了确定局部分离、滑移和粘着区的思路和方法及各区域的解并以抛物线型应力脉冲为例进行了详细的计算.对相同介质的两半无限各向异性体给出了界面力、张开位移和相对滑移速度的数值结果.     

粗糙度对FRP-混凝土界面黏结性能的影响

为了揭示混凝土表面粗糙度对FRP-混凝土界面黏结性能的影响,以灌砂法实现混凝土表面的粗糙度量化评定,完成了6种界面粗糙程度的FRP-混凝土试件界面的单剪试验,探讨了混凝土表面粗糙度对FRP-混凝土界面极限黏结力、黏结强度以及黏结滑移曲线的影响规律.研究结果表明:粗糙度为0.44的试件界面黏结性能最好,极限黏结力和黏结强度较粗糙度为0.25的试件分别提高36%～51%和124%～221%.文中还建立了基于粗糙度参数的界面有效黏结长度计算模型,发现有效黏结长度在6种界面上随粗糙度的增加总体呈降低的趋势;粗糙度小于0.56时,试件界面黏结滑移曲线在脆性区间的刚度相差无几,界面越粗糙,脆性区间越窄,而在塑性阶段,6种界面试件的黏结滑移曲线以不同斜率下降,最终发生剥离破坏时的滑移值为0.04～0.37 mm.     

弹性波在压电介质摩擦接触界面上的反射与透射

讨论了弹性波在压电介质摩擦接触界面上的反射和透射问题．利用Fourier分析的方法，将非线性Coulomb摩擦接触边界波动问题化为奇异积分方程问题．利用迭代-修正的方法，确定了界面上滑移和粘着区域的分布范围，同时计算了面力、相对滑移速度等参量以及由于边界非线性而引起的反射和透射的高频谐波幅值，并讨论了它们随外加力-电荷载的变化规律．     

用广义Rayleigh波测量压电薄膜结构的初应力

通过求解考虑初应力进的耦合波动方程,研究了覆盖层为各向同性材料,基底灯英俊同各向同性压电材料的压电层状结构中广义Ｒａｙｌｅｉｇｈ波传播时初应力和相速度的关系,结果表明,对于给定的材料参数和薄膜厚度,通过测量薄膜结构中的声表面波传播速度即可确定薄膜中的初应力,这对声表面波器件设计及结构的力学性能分析具有理论意义和实际应用价值。     

多层介质中瑞雷波传播的数学模型

地面军事目标如坦克、装甲车辆行进时会产生地震波：在地层中传播的体波和在地表面传播的瑞雷波。当探测点距目标较远时,传感器检测到的目的运动产生的地震信号成份主要为瑞雷波。利用地震波对地面军事目标探测,主要是对瑞雷波探测和识别。该文根据地质模型假设,推导出多层介质条件下由点震源的作用在介质中引起的瑞雷波的传播模型,并用此模型对不同目标运动时所产生的瑞雷波信号加以预测。     

Influence of cross correlation step length on the surface stress of thin laser cladding Fe314 alloy coatings

To measure the surface stress of thin laser cladding coatings with Rayleigh waves based on the cross correlation function, this paper introduced the influence of cross correlation step length on the stress measurement. Flat-shaped specimens made of laser cladding Fe314 alloy coatings were performed by static tensile tests, and Rayleigh wave signals were collected during the test process with an ultrasonic pulser and receiver instrument combined with two Rayleigh wave transducers. The difference in time of flight between two signals was determined based on the cross correlation function. The microstructure was observed by scanning electronic microscopy. The influence of the stress on the propagation velocity of Rayleigh waves and the relationship between the difference in time of flight and tensile stress under different cross correlation step lengths were analyzed. The inhomogeneous deformation of the coatings affects the relationship between the difference in time of flight and tensile stress; the stress measurement of the coatings is nearly constant with the increase of cross correlation step length when it attains one cycle.     

流体饱和度对Rayleigh波传播影响研究

基于三相孔隙弹性介质理论,本文推导出两种不相混的、黏性的、可压缩的流体饱和孔隙介质Rayleigh波控制方程解析解.该Rayleigh波沿着孔隙介质自由的、可渗透的表面传播.Rayleigh波频散方程解析表达式为三次多项式方程.求解频散方程的结果表明,该种介质存在三种类型的Rayleigh波（分别标记为R1,R2和R3）.在一定的频率范围内（1Hz-1 MHz）,本文数值研究了含水饱和度对三种Rayleigh波传播特性的影响.数值结果显示,孔隙介质的含水饱和程度对三种面波的传播速度和衰减有明显影响.三种面波在传播方向（x方向）和垂直于传播方向（z方向）上均存在振幅衰减.R1波传播速度最快,R3波居中,R2波最慢.R1波传播中衰减最小,R2和R3波次之,且R2和R3波随含水饱和度和频率的变化趋势基本相同.     

超虚干涉法压制瑞利波研究

常规的瑞利波压制方法是利用瑞利波和有效波在频率或视速度方面的差异,对瑞利波进行分离和压制,在差异较小时,压制效果不理想。针对这一问题,引入超虚干涉法实现瑞利波压制。该方法是一种数据驱动的方法,不依赖频率和视速度信息,且对于复杂地表有较好的适用性。与传统干涉法只能预测检波点间的瑞利波并要求检波点附近存在真实炮点相比,超虚干涉法可以直接得到炮点至检波点的瑞利波,进而通过多道L1范数自适应相减法去除瑞利波。通过合成数据处理,利用该方法压制瑞利波取得一定的效果。     

瑞利波泄漏模式的模拟研究

瑞利导波相速度频散曲线有时会出现截止或截断现象,此时必须考虑泄漏模式波的存在,如何快速求取泄漏模式波的相速度大小是研究的核心问题．采用添加附加层的方法,使瑞利波实频散方程求根的范围包含所有的层速度区域,从而可用Abo—zena,Menke和Bixing Zhang等学者研究过的传递矩阵理论,利用二分法求解相速度大小,即用导波来模拟计算泄漏模式波相速度大小．从模拟计算结果来看,附加层法不仅能模拟出原模型的实数导波,而且还能计算出泄漏模式波的变化．由此可见,用附加层法来计算瑞利波的泄漏模式是可行的;同时,若将该方法应用于瑞利波勘探的反演,它不会增加未知数的个数。     

双局部行进波对流的高精度数值模拟

文章采用高精度紧致格式,对双局部行进波的对流形态进行数值模拟,探讨了具有中等Soret效应的混合流体双局部行进波的形成过程,并进一步分析了双局部行进波的存在区间对相对瑞利数r的依赖性。研究发现:当分离比为φ=-0.47时,延展行进波向双局部行进波过渡的过程依赖于r。数值模拟结果显示,当r=1.23时,得到了稳定的双局部行进波。文中分析了双局部行进波的稳定性对r的关系,确定了存在稳定的双局部行进波的r的范围为r=1.23～1.61。     

厚铝管中激光激发温度场和瑞利波的模拟

利用有限元方法数值模拟了脉冲激光作用于厚铝管时产生的温升以及由此温升而产生的表面瑞利波的情况。给出了温度随角向的分布曲线,比较了物理参数随温度变化和不随温度变化两种情况下温度场的区别,并进一步得到了近场区域表面波的时域波形。数值结果表明：在考虑材料物理参数随温度变化基础上得到的近场区域的表面声波中显著的波为掠面纵波和瑞利波,与平板中的类似。为热弹条件下管状材料的激光超声无损检测提供了参考。     

基于矢量波数变换法的主动源瑞雷波多模式提取方法在近地表地层结构探测中的应用研究

基于瞬态多道面波分析法(MASW)的数据采集方式, 对矢量波数变换法(VWTM)、相移法和高分辨率拉东变换法3种瑞雷波频散成像方法进行对比分析。首先, 采用合成地震数据对比3种方法的成像效果, 发现VWTM在成像精度和成像质量方面都有很大的优势, 成像分辨率高, 与理论频散曲线拟合准确, 高阶模式成像效果突出, 且抗噪能力也优于另两种方法。然后, 采用实际多道瞬态面波数据进行对比分析, 发现与相移法和拉东变换法相比, VWTM在瑞雷波基阶模式成像精度和高阶模式成像质量方面仍具有优势。采用遗传算法对比基阶与高阶频散曲线反演结果, 发现含有高阶模式的多模式频散曲线联合反演的多解性明显降低, 反演结果精度更高, 也更稳定。在实际瞬态瑞雷波勘探实践中, VWTM能够高质量地提取多模式瑞雷波频散特征, 可为多模式面波频散联合反演提供可靠的基础数据。研究结果表明, 将VWTM法与有效的反演方法相结合, 可以极大地提高瑞雷波浅地层探测能力和探测精度。