考慮光滑接觸時彈性波透過微縫隙的傳播.pdf

1、界面廣泛存在于自然介質(zhì)、人造材料及工程結(jié)構(gòu)中。以往的研究多假定界面完好粘接，即位移和應(yīng)力分量在界面上均保持連續(xù)，僅有材料性質(zhì)的間斷，但在實(shí)際中廣泛存在另一類界面一可分離的接觸界面，兩彈性半空間中存在微縫隙就屬于以上界面類型。微縫隙可以看作一種特殊的界面模型，當(dāng)波較弱時，縫隙的表面就像自由面一樣反射入射的波，從而完全阻隔波的傳輸；但當(dāng)波足夠強(qiáng)時，縫隙的兩個表面就會相互接觸或部分接觸（區(qū)域是未知量），從而將波動從一側(cè)傳輸?shù)搅硪粋?cè)，這時的縫隙

2、就像一個有著初始張開位移的接觸界面。本文利用Fourier分析技術(shù)探討了光滑接觸時彈性波通過微縫隙的傳播問題。考慮了縫隙寬度等因素對接觸區(qū)大小、界面法向正應(yīng)力分布、高頻諧波幅值、界面上能量分配的影響，得到了以下一些有意義的結(jié)果： 1）接觸區(qū)范圍與縫隙寬度有著一一對應(yīng)的關(guān)系，當(dāng)縫隙寬度越小時，接觸區(qū)范圍越大。 2）隨著縫隙寬度的增大，接觸區(qū)界面法向正應(yīng)力和分離區(qū)界面法向相對位移均增大，且界面法向正應(yīng)力在分離區(qū)前緣連續(xù)，在分

3、離區(qū)尾緣出現(xiàn)間斷。 3）對于基頻波，隨著縫隙寬度的增大，透射波法向位移幅值減小，反射波位移幅值先減小后增大。值得注意的是由于接觸作用的影響，當(dāng)縫隙寬度最小時，透射波位移幅值達(dá)到最大，而反射波位移幅值并不是最小值。 4）接觸界面會產(chǎn)生高頻諧波。對于二次諧波，反射、透射波位移幅值均隨著縫隙寬度的增大先增大后減小。利用二次諧波幅值與縫隙寬度的關(guān)系可以為結(jié)構(gòu)無損檢測提供理論依據(jù)。 5）縫隙寬度對界面上能量的分配與傳遞有很