譜有限元法研究超聲導(dǎo)波的傳播特性.pdf

1、基于譜有限元方法,建立了研究超聲導(dǎo)波傳播特性的數(shù)值模型。分析了幾種不同類型波導(dǎo)中導(dǎo)波傳播的相速度、群速度、波結(jié)構(gòu)、功率流分布等特征信息。結(jié)果表明譜有限元模型是正確、有效的。能夠?qū)Ω飨虍愋?粘彈性層狀或具有不規(guī)則截面的波導(dǎo)進(jìn)行建模,并獲得多種反映導(dǎo)波傳播特性的關(guān)鍵信息。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 建立了任意截面波導(dǎo)中導(dǎo)波傳播的數(shù)值模型。通過(guò)與解析解比較,驗(yàn)證了譜有限元模型的正確、有效性。進(jìn)一步研究方桿及槽狀板波導(dǎo)中的色散曲線和

2、位移波結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明方桿波導(dǎo)具有更多,更復(fù)雜的模態(tài),并且存在四個(gè)基本模態(tài)。槽狀板中SO模態(tài)會(huì)分裂為三個(gè)分支。
　　 建立了多層各向異性板中導(dǎo)波傳播的數(shù)值模型。模擬研究了單層纖維增強(qiáng)型復(fù)合板及其與鋁板理想粘結(jié)的雙層板中導(dǎo)波的色散特性。結(jié)果表明導(dǎo)波的對(duì)稱模態(tài)沿纖維方向傳播時(shí)在較寬的頻率范圍內(nèi)保持弱色散狀態(tài)。雙層結(jié)構(gòu)中,出現(xiàn)明顯的模態(tài)跳轉(zhuǎn)現(xiàn)象?；灸B(tài)的相速度在低頻時(shí)受材料層厚比影響較明顯。
　　 建立了功能梯度板中導(dǎo)波傳播的

3、數(shù)值模型。模擬研究了兩相功能梯度板中Lamb波的相速度色散曲線及波結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明由于材料屬性的非均勻性,使得梯度材料中相速度值在單相材料之間,具有較高波速的成分越多相速度就越大。
　　 建立了各向異性粘彈性材料中導(dǎo)波傳播的數(shù)值模型。模擬研究了正交各向異性粘彈性板中各向異性和粘性對(duì)能量速度和波結(jié)構(gòu)的影響,以及基底對(duì)導(dǎo)波功率流密度的影響。結(jié)果表明材料的粘性對(duì)相速度及能量速度的影響較小,不同模態(tài)的衰減不同。在高頻時(shí),基底的存在使基本模