界面波激勵與傳播的激光超聲研究.pdf

1、同濟(jì)大學(xué)聲學(xué)研究所博士學(xué)位論文界面波激勵與傳播的激光超聲研究姓名：胡文祥申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：聲學(xué)指導(dǎo)教師：錢夢騄20020301S t u d i e so n t h ee x c i t a t i o na n d p r o p a g a t i o n o fi n t e r f a c ew a v e ．sb y l a s e ru l t r a s o n i c sa b s t r a c tI nt h

2、 i s d i s s e r t a t i o n ，t h e e x c i t a t i o na n dp r o p a g a t i o n o fi n t e r f a c ew a v e sa r es t u d i e d b yl a s e ru l t r a s o n i c su n d e rt h r e es i t u a t i o n s ：t h e e l a s t i

3、c h a l fs p a c e ，t h ea i r - s o l i d i n t e r f a c ea n dt h e c u r v e ds u r f a c e o f a ne l a s t i cc y l i n d e r ．F i r s t , a st h es t a r to f t h i st h e s i sw o r k ，t h ea b l a t i o na n dt

4、h e r m o e l a s t i c e f f e c t so f t h el a s e r s o u r c ea r er e p r e s e n t e d a s t W Op u l s e df o r c es o u r c e s ，a n dt h e e x c i t a t i o n a n dp r o p a g a t i o no f t h es u r f a c ea c

5、 o u s t i c w a v e i n t h e e l a s t i c h a l fs p a c e a r e s t u d i e d t h e o r e t i c a l l y a n d e x p e r i m e n t a l l y ．T w on u m e r i c a l m e t h o d s ，t h e F F Tm e t h o d a n d t h e r e

6、s i d u e m e t h o d a r e a p p l i e d t o c a l c u l a t e t h ed i s p l a c e m e n to f t h ew a v e s i nt h ef u l lw a v e f i e l da n d t h ed i s p l a c e m e n to f t h e s u r f a c ea c o u s t i cw a v

7、 er e s p e c t i v e l y ．T h ee x c i t a t i o na n dp r o p a g a t i o no f t h es u r f a c ea c o u s t i cw a v e s u n d e rt h ea b l a t i o na n dt h e r m o e l a t i c e f f e c t sa r e s t u d i e d o nt

8、h e s u r f a c eo fa n a l u m i n u ms a m p l e ． B o t hn u m e r i c a I a n de x p e r i m e n t a lr e s u l t s a r eg i v e n t oe n s u r et h ec o r r e s p o n d i n ga g r e e m e n t ．S e c o n d ，t h ee x

9、c i t a t i o na n dp r o p a g a t i o no f t h ew a v e so nt h ea i r - s o l i di n t e r f a c e ( S c h o l t ew a v ea n dl e a k yR a y l e i g hw a v e ) a r es t u d i e db yl a s e ru l t r a s o n i c s t h e

10、 o r e t i c a l l ya n d e x p e r i m e n t a l l y ．I nt h e o r y , t h et h e r m o e l a s t i c e q u a t i o na n d t h eh e a tc o n d u c t i o ne q u a t i o na r e s o l v e ds i m u l t a n e o u s l y , a n

11、 dt h e r e s i d u e m e t h o di S a p p l i e d t o o b t a i nt h e n u m e r i c a l w a v e f o r m so ft h e i n t e r f a c ew a v e s ． I ne x p e r i m e n t , t h e s ei n t e r f a c ew a v e sa r eg e n e r

12、a t e db yl a s e ru n d e rt h e r m o e l a s t i c e f f e c t ，a n dt h e na r ed e t e c t e db ya l a s e ri n t e r f e r o m e t e r ．B o t hr e s u l t sa r ei ng o o d a g r e e m e n tw i t he a c ho t h e r ．

13、T h e s er e s u l t sr e v e a l t h e e x i s t e n c e o f t h e S c h o l t e a n d l e a k yR a y l e i g hw a v eo n t h e a i r - s o l i d i n t e r f a c e ，s i m i l a ra st h a to nt h e s o l i d - l i q u i

14、di n t e r f a c e ．T h eS c h o l t ew a v ed o e s n ’td e c a y a si t p r o p a g a t e s ，w h i l et h e l e a k yR a y l e i g hw a v ed e c a y sb yr a d i a t i n gi t s e n e r g yi n t ot h ea i r ．I n c o m p

15、a r i s o n ，t h ef o r m e rh a s ah i 。g h e ra m p l i t u d ea n dal o w e r f r e q u e n c y , t h el a t e rh a s al o w e ra m p l i t u d ea n da h i g h e rf r e q u e n c y ．T h i r d ．t h ee x c i t a t i o n

16、a n d p r o p a g a t i o no f t h es u r f a c e a c o u s t i cw a v e so nt h e c u r v e ds u r f a c e o fa ne l a s t i cc y l i n d e ra r es t u d i e db y l a s e ru l t r a s o n i c st h e o r e t i c a l l ya

17、 n de x p e r i m e n t a l l y ．I n t h e o r y , t h ef o l l o w i n gf o u r sp a r t sa r ef i n i s h e d ：( 1 ) t h es o l u t i o no f t h ed i s p l a c e m e n t f i e l dg e n e r a t e db y t h el a s e rl i

18、n e s o u r c e o n t h e c u r v e d c y l i n d r i c a l s u r f a c e ，( 2 ) t h e f i r s t c o m p l e t ed i s p e r s i v ec a r v e r s o ft h ec i r c u m e n f e r e n t i a lR a y l e i g h w a v ea n d t h e

19、 W h i s p e r i n gG a l l e r y ( W G ) m o d e s b yt a k i n g a c c o u n tt h es m a l l k aa n dl a r g ek a , ( 3 ) t h ed e t a i ld e p e n d e n c e s o f t h ed i s p l a c e m e n t o nt h ed e p t ha n d (

20、4 ) t h et r a n s i e n tw a v e f o l r m so ft h e s et w o m o d e s ． I ne x p e r i m e n t ，t h ec i r c u m e n f e r e n t i a lR a y l e i g hw a v e sa r es t u d i e di no n e a n d m u l t ic i r c l e sf o

21、rt h r e ec y l i n d e r sw i t hd i f f e r e n td i a m e t e r s ． A n d t h e S c h o l t ea n dR a y l e i g h w a v e sa r e a l s oe x c i t e d a n dd e t e c t e d o n t h e a i r - s o l i d i n t e r f a c e

22、o f 鯽a l u m i n u mc y l i n d e r ．T h e a b o v e w o r k s f i r s to b s e r v et h ee x i s t e n c eo f t h eW G w a v e a n d t h ed i s p e r s i v ef e a t u r eo fb o t h c i r c u m e n f e r e n t i a J R a

23、y l e i g h w a v e a n d t h e W Gm o d e s i n t h e o r y a n d e x p e r i m e n ts i m u l t a n e o u s l y ． I n a d d i t i o n ．t h et h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o ns h o w s t h a tt h ef o r m e r e