層狀板中波的傳播特性與動(dòng)力響應(yīng)分析.pdf

1、層狀板當(dāng)上下表面為自由邊界面時(shí)板中將會(huì)產(chǎn)生板波,文中通過(guò)求解行列式和采用傳遞矩陣法分別得到了單層板和任意層板的特征方程,研究了單層板和雙層板中板波的頻散特性和板中位移和應(yīng)力的分布,討論了板波的動(dòng)力響應(yīng),對(duì)測(cè)點(diǎn)的布置有一定的指導(dǎo)意義. 結(jié)構(gòu)工程中存在很多板狀結(jié)構(gòu)物,P波測(cè)試法只能測(cè)試波傳播路徑上的平均波速,不能揭示結(jié)構(gòu)的層狀構(gòu)造,瑞利波測(cè)試是基于彈性半空間理論的.由于這些構(gòu)件尺寸有限,需要考慮層狀板表面的力學(xué)邊界條件,因而我們有必

2、要研究板波的特性. 板波的復(fù)雜性限制其在工程中的應(yīng)用.至今仍存在許多不一致的觀點(diǎn)和未解決的問(wèn)題.目前研究Lamb波在多層結(jié)構(gòu)中的傳播一般是采用行列式法求解特征方程.這種方法隨著板的層數(shù)增多運(yùn)算變的較困難,本文將采用傳遞矩陣法求解多層板中特征方程.并退化出雙層板中板波的特征方程,分別給出了兩種板波在單層板、雙層板以及夾層板中的頻散曲線,討論了參數(shù)變化對(duì)頻散曲線的影響,為利用板波的頻散曲線檢測(cè)結(jié)構(gòu)板的厚度和波速提供了理論依據(jù).

3、 通過(guò)討論層狀板中板波的位移和應(yīng)力分布,發(fā)現(xiàn)其在單層板中分布具有對(duì)稱或反對(duì)稱的特性.對(duì)于雙層板,當(dāng)波長(zhǎng)大于2倍板厚時(shí)位移在軟板層和硬板層中都比較大；而波長(zhǎng)與板厚相比小時(shí),位移在軟板中較大,在硬板中則較小,此時(shí)SH型板波的分布規(guī)律和層狀結(jié)構(gòu)物中Love波相似,Lamb型板波和Rayleigh波相似.并以此理論分析了夾層板中的頻散曲線的規(guī)律,通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)硬夾層和軟夾層最后趨近的速度不相同,薄板夾層和薄板負(fù)載也具有不同的特性.低頻時(shí)第1階對(duì)

4、稱模式存在低頻極限速度.高頻時(shí)高階模態(tài)波相速度趨于軟層板的剪切波速度.第1階模態(tài)則受到夾層板夾層厚度變化及彈性模量變化的影響趨于不同值. 此外研究了單層板中的動(dòng)力響應(yīng),指出SH型板波只存在第1模態(tài)時(shí)表面的位移幅值分布較多模態(tài)混合時(shí)大,相同頻率下對(duì)稱模態(tài)波的表面振幅比反對(duì)稱的表面振幅大,具有更好的分辨性.Lamb型板波高階模態(tài)同時(shí)激發(fā)時(shí)板中的位移幅值較大,最大位移發(fā)生在板上下表面處,隨模態(tài)數(shù)的增加,位移幅值增大.反對(duì)稱波型在上表面