本文關(guān)鍵詞：非均勻球殼結(jié)構(gòu)彈性波理論分析及數(shù)值計算　出處：《北京科技大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 彈性波 球殼結(jié)構(gòu) 功能梯度材料 彈性波散射 動應(yīng)力集中

【摘要】：大型球殼結(jié)構(gòu)廣泛使用于各個工業(yè)領(lǐng)域內(nèi),針對該類結(jié)構(gòu)的安全保障技術(shù)也一直是學(xué)術(shù)和工程研究的熱點。彈性導(dǎo)波檢測技術(shù)是在傳統(tǒng)超聲波檢測基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,能夠沿較長的距離傳播,因此利用很少的傳感器就能實現(xiàn)一個較大范圍的損傷檢測和材料性能測試。同時,當(dāng)結(jié)構(gòu)受到動載沖擊時,結(jié)構(gòu)內(nèi)的夾雜(空洞)將導(dǎo)致彈性波的散射以及動應(yīng)力集中,這將極大影響結(jié)構(gòu)的強度和使用壽命。針對大型球殼結(jié)構(gòu)的檢測、安全評價與材料性能測試問題,本文主要研究內(nèi)容如下：(1)研究了帶粘彈性涂層球殼中的彈性波傳播特性,以及粘彈性層厚度和阻尼因子對傳播特性的影響。粘彈性層的材料性能用標(biāo)準(zhǔn)線性固體描述,帶涂層球殼結(jié)構(gòu)中的彈性波頻散方程采用傳遞矩陣法推導(dǎo)出,最后分別計算出彈性波的頻散曲線和衰減曲線,以及涂層厚度和阻尼因子對頻散曲線和衰減曲線的影響。(2)針對球殼結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)沿半徑方向呈指數(shù)型變化的情況,提出了一種直接針對位移的分離變量方法,成功的實現(xiàn)了位移函數(shù)的變量分離,簡化了分析過程,得到了各位移分量的解析解,并建立的頻散方程。文章對頻散方程進(jìn)行無量綱化后,對一系列的材料梯度因子進(jìn)行了參數(shù)化研究,分別求解了該系列結(jié)構(gòu)的頻散曲線。(3)針對球殼結(jié)構(gòu)中存在的空洞、夾雜問題引起的彈性波散射和動應(yīng)力集中問題,以雙球坐標(biāo)描述球形厚板中心和夾雜中心的空間位置,根據(jù)不同彈性波場的物理性質(zhì),將球形板中的入射波、散射波和夾雜中的駐波分別采用不同的球坐標(biāo)表示。文章采用了一種球波函數(shù)加法,實現(xiàn)了不同球坐標(biāo)下球波函數(shù)的變換,并推導(dǎo)了位移、應(yīng)力分量的解析解。最后結(jié)合球形厚板的邊界條件和夾雜界面的連續(xù)條件,求解了不同材料屬性夾雜,以及空洞情況下,彈性波的散射和動應(yīng)力集中因子三維分布情況。
[Abstract]:Large spherical shell structures are widely used in various industrial fields. The safety and security technology for this kind of structures has been a hot topic in academic and engineering research. Elastic guided wave detection technology is developed on the basis of traditional ultrasonic detection and can spread over a long distance. Therefore, a large range of damage detection and material performance testing can be achieved by using a few sensors. At the same time, when the structure is subjected to dynamic impact. The inclusion (cavity) in the structure will lead to elastic wave scattering and dynamic stress concentration, which will greatly affect the strength and service life of the structure. The main contents of this paper are as follows: (1) the propagation characteristics of elastic wave in a spherical shell with viscoelastic coating are studied. The material properties of viscoelastic layer are described by standard linear solid, and the dispersion equation of elastic wave in spherical shell with coating is derived by transfer matrix method. Finally, the dispersion curve and attenuation curve of elastic wave are calculated respectively. The influence of coating thickness and damping factor on dispersion curve and attenuation curve. In this paper, a method of separating displacement variables directly is proposed, which successfully realizes the separation of displacement function variables, simplifies the analysis process, and obtains the analytical solutions of each displacement component. After dimensionless dispersion equation, a series of material gradient factors were parameterized. The dispersion curves of this series of structures are solved respectively. The elastic wave scattering and dynamic stress concentration problems caused by the inclusion problem and the cavity in the spherical shell structure are solved respectively. The space position of the center of thick spherical plate and the center of inclusion is described by double spherical coordinates. According to the physical properties of different elastic wave fields, the incident wave in spherical plate is described. The scattering wave and the standing wave in the inclusion are represented by different spherical coordinates. In this paper, a spherical wave function addition method is used to realize the transformation of the spherical wave function under different spherical coordinates, and the displacement is derived. Finally, the boundary conditions of spherical thick plate and the continuity condition of inclusion interface are combined to solve the inclusions with different material properties, as well as in the case of voids. Three dimensional distribution of scattering and dynamic stress concentration factors of elastic waves.
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O347.41

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳斌,何存富;復(fù)合材料圓柱殼受軸向沖擊的彈性波傳播[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2001年04期

2 溫激鴻;郁殿龍;王剛;趙宏剛;劉耀宗;;薄板狀周期柵格結(jié)構(gòu)中彈性波傳播特性研究[J];物理學(xué)報;2007年04期

3 Е.Г.巴蘭諾夫;周正濂;;巖體中彈性波傳播速度的測量儀器[J];國外采礦技術(shù)快報;1985年03期

4 洪善桃;關(guān)于彈性波近代發(fā)展的概述[J];上海力學(xué);1986年03期

5 鮑亦興 ,鐘宏九;固體中的彈性波[J];上海力學(xué);1988年03期

6 章梓茂,陳英俊,馬興瑞,鄒振祝;裂紋體彈性波散射問題研究概述[J];力學(xué)進(jìn)展;1993年02期

7 汪越勝,于桂蘭,章梓茂,馮仰德;復(fù)雜界面(界面層)條件下的彈性波傳播問題研究綜述[J];力學(xué)進(jìn)展;2000年03期

8 張劍鋒,劉鐵林;三維非均勻介質(zhì)中彈性波傳播的數(shù)值模擬[J];固體力學(xué)學(xué)報;2001年04期

9 袁勝忠;彈性波在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用[J];華東交通大學(xué)學(xué)報;2004年01期

10 劉延柱;盛立偉;;松弛狀態(tài)圓截面螺旋細(xì)桿的彈性波傳播[J];動力學(xué)與控制學(xué)報;2006年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 孫成奇;劉凱欣;;采用矢量勢無散條件對彈性波傳播模態(tài)的研究——古典彈性波理論之新探(1)[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

2 吳春玲;顧賢明;;三維彈性波有限元模擬的研究[A];1993年中國地球物理學(xué)會第九屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];1993年

3 陳春雷;伍先運;王克協(xié);;插入均勻地層的固體圓柱中彈性波的激發(fā)與傳播[A];1995年中國地球物理學(xué)會第十一屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];1995年

4 吳斌;何存富;李忱;;平面桿系結(jié)構(gòu)中彈性波傳播的理論研究[A];“力學(xué)2000”學(xué)術(shù)大會論文集[C];2000年

5 張樂樂;劉金喜;房學(xué)謙;聶國權(quán);;表面效應(yīng)對壓電納米板中彈性波傳播特性的影響[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

6 胡進(jìn);;彈性波傳播控制的變換方法[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

7 宋國杰;馮靈霞;楊頂輝;;含起伏自由表面介質(zhì)中的彈性波正演的加權(quán)近似解析離散化方法[A];中國地球物理2010——中國地球物理學(xué)會第二十六屆年會、中國地震學(xué)會第十三次學(xué)術(shù)大會論文集[C];2010年

8 鄭林;林偉軍;;彈性波傳播模擬的譜元法實現(xiàn)[A];中國聲學(xué)學(xué)會2007年青年學(xué)術(shù)會議論文集（下）[C];2007年

9 郭永強;方岱寧;;點陣材料與結(jié)構(gòu)中彈性波傳播的彌散特性[A];第四屆全國動力學(xué)與控制青年學(xué)者研討會論文摘要集[C];2010年

10 張劍鋒;李幼銘;;橫向非均勻介質(zhì)中彈性波的數(shù)值計算[A];1993年中國地球物理學(xué)會第九屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];1993年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 魏義敏;變截面桿與轉(zhuǎn)軸中彈性波的運動方程及其傳播特性[D];浙江大學(xué);2014年

2 張義德;非定向模式反射彈性波界面定位的理論與應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

3 李月秋;基于偶極應(yīng)變梯度理論的彈性波傳播研究[D];北京科技大學(xué);2015年

4 喬松;非均勻球殼結(jié)構(gòu)彈性波理論分析及數(shù)值計算[D];北京科技大學(xué);2016年

5 劉鐵林;動力問題的非時間步參數(shù)時間有限元法及彈性波傳播數(shù)值模擬的格子法[D];大連理工大學(xué);2000年

6 丁一群;彈性波的雙負(fù)超常材料[D];武漢大學(xué);2009年

7 李鳳明;結(jié)構(gòu)中彈性波與振動局部化問題的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2003年

8 張光瑩;含分布裂縫巖石的彈性本構(gòu)及波傳播特性研究[D];中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2003年

9 周浩洋;波傳播的單位分解有限元法[D];大連理工大學(xué);2006年

10 韓開鋒;含分布裂縫巖石中彈性波傳播特性研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙瑋瑋;工程層狀結(jié)構(gòu)中的彈性波及其應(yīng)用[D];湘潭大學(xué);2015年

2 崔喜泉;表面彈性波馬達(dá)的研究與設(shè)計[D];浙江大學(xué);2003年

3 劉超;層狀不均勻介質(zhì)中彈性波的傳播特性及其在巖土工程檢測中的應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2013年

4 苗秋實;二維彈性波隱身理論與介質(zhì)參數(shù)設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

5 強文濤;考慮光滑接觸時彈性波透過微縫隙的傳播[D];北京交通大學(xué);2009年

6 周洲;基于GPU的有限差分法彈性波數(shù)值模擬研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2013年

7 陳科夫;基于彈性波理論的框架地震效應(yīng)分析[D];上海交通大學(xué);2010年

8 胡旭;梯度材料中彈性波的傳播[D];燕山大學(xué);2011年

9 慈龍勝;彈性波在一維周期性復(fù)合結(jié)構(gòu)界面的傳播特性[D];北京交通大學(xué);2008年

10 衣少磊;低頻彈性波的發(fā)送與接收單元設(shè)計[D];山東科技大學(xué);2011年

，

本文編號：1404882