考慮摩擦接觸時(shí)微縫隙對(duì)波動(dòng)傳輸?shù)挠绊?pdf

1、研究彈性波透過含有微縫隙的接觸型界面的傳播特性對(duì)于橋梁工程的抗震、損傷評(píng)估具有重要意義。在實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)中,地基和基礎(chǔ)之間的界面是接觸型界面,它們中間很可能存在微小的縫隙,而且在強(qiáng)應(yīng)力波作用下,地基與基礎(chǔ)間會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)與翹離。另外,結(jié)構(gòu)中的初始裂紋(亦可以看作是構(gòu)件中存在的微縫隙)對(duì)鋼橋關(guān)鍵細(xì)節(jié)的疲勞剩余壽命有顯著影響。所以探討波動(dòng)透過微縫隙的傳播特性具有理論與實(shí)際意義。
　　 本文就界面摩擦接觸情況下微縫隙對(duì)波動(dòng)傳輸特性的影響進(jìn)行

2、了較深入的理論研究。由于界面上接觸和非接觸區(qū)的分布在求解前是未知的且邊界條件中含有不等式,所以這是一個(gè)邊界非線性問題。為探討問題的物理本質(zhì),本文借鑒Comninou和Dundurs雙側(cè)解修正法的思想,把半空間自由表面問題的解作為基本解,疊加一個(gè)Fourier級(jí)數(shù)形式的修正解,得到了該問題的解析解；確定了界面上分離區(qū)、滑移區(qū)及粘著區(qū)的分布；給出了界面應(yīng)力及相對(duì)速度的分布,以及基頻波、高頻波的反射/透射系數(shù)和能量分配。討論了縫隙寬度、摩擦系

3、數(shù)、入射角度、介質(zhì)參數(shù)等對(duì)波動(dòng)傳輸?shù)挠绊?。得到以下結(jié)論:
　　 (1)問題的解依賴于縫隙寬度d、入射波幅值C0、摩擦系數(shù)f、入射角度θ0四個(gè)參數(shù)和上下介質(zhì)材料參數(shù)。分離區(qū)范圍由無量綱縫隙寬度d/A0唯一確定,并隨之增大而增大,與摩擦系數(shù)無關(guān)。
　　 (2)在分離區(qū)前緣始終存在一滑移區(qū),其范圍隨摩擦系數(shù)的增大而減小。隨著入射角的增大,分離區(qū)前后緣的滑移區(qū)增大,粘著區(qū)減小。由于上下介質(zhì)在接觸區(qū)前緣速度不同,導(dǎo)致界面力和相對(duì)滑

4、移速度出現(xiàn)間斷。
　　 (3)由于界面發(fā)生局部接觸和滑移使得反射波和透射波中含有高頻諧波,波形發(fā)生畸變。二次諧波反射和透射系數(shù)隨d/A0的增大先增大后減小。高頻諧波反射/透射系數(shù)與縫隙寬度的關(guān)系為材料或結(jié)構(gòu)的無損檢測(cè)提供了理論依據(jù)。
　　 (4)縫隙寬度對(duì)界面上能量的分配具有很大影響。隨著d/A0的增大,反射波所攜帶的能量增大,透射波所攜帶的能量減小,由于摩擦作用耗散的能量變化不大。當(dāng)下側(cè)介質(zhì)和上側(cè)介質(zhì)的波阻抗比pcL/