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高度非线性孤立波与弹性大板的耦合作用研究
  • ISSN号:0254-7805
  • 期刊名称:《固体力学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O534[理学—等离子体物理;理学—物理]
  • 作者机构:西安理工大学土木建筑工程学院工程力学系,西安710048
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(11202159)资助.
作者: 谢怡, 王砚
中文摘要:

一维颗粒链的一端受到一个有初速度颗粒的撞击,导致颗粒连中产生稳定传播的应力波——高度非线性孤立波,该应力波的波长、波速以及幅值都能保持很好的稳定性,且遇到边界才会反射.孤立波是一种良好的信息载体,广泛应用于无损检测技术中.基于孤立波的特性,研究高度非线性孤立波与弹性大板耦合作用,基于赫兹定律和板的内在非弹性理论,推导出晶体链与大板的耦合微分方程组.用龙格库塔法求解该微分方程组,得到颗粒链中各颗粒的位移、速度曲线.通过分析回弹波出现的时间、回弹波所携带的能量以及模量、厚度、重力等对孤立波的影响,发现反射孤立波对大板的弹性模量和厚度尤为敏感,此外,颗粒链的摆放对整个耦合过程也有影响.研究的结果为孤立波对结构体的无损探伤提供了理论依据,该技术可实现对结构体的快速检查和可控性研究.

英文摘要:

The stress waves can form and propagate stably when one-dimensional granular chain is im- pacted by a particle with a initial velocity. These stress waves have constant wavelength, speed, amplitude and reflect until encounter the boundary. Solitary wave is a superior carrier and widely used in nondestructive evaluation of plate. Based on properties of solitary wave, we investigate the coupling mechanism between highly nonlinear solitary waves and large elastic plate. Basing on the Hertz's law and Intrinsic Inelasticity of large plate, we can obtain the complete coupling differential equation system between highly nonlinear solitary wave and large elastic plate. By solving the equations with fourth-order Runge-Kutta method, we attain the curves of displacement and velocity of each particle in the crystal chain. By analyzing the time the reflected wavethe energy carried by the reflected wave and the effect of gravityYoung's modulus and thickness of large plate on solitary wave, we find that primary reflected solitary waves are sensitive especially to Young's modulus and thickness of large plate. Besides, compared to the horizontal granular chains, the vertical granular chains influence on whole interaction process. These findings provide theoretical bases for the detect of highly nonlinear solitary wave on the structureand this assessment method can be applied the fast inspection of structure and study of controllability.

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期刊信息
  • 《固体力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国力学学会
  • 主编:方岱宁
  • 地址:武汉华中科技大学南一楼西北508室
  • 邮编:430074
  • 邮箱:amss@mail.hust.edu.cn
  • 电话:027-87543737
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-7805
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1250/O3
  • 邮发代号:38-44
  • 获奖情况:
  • 获得第二届全国优秀科技期刊三等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:6186