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)、人造材料及工程結構中。以往的研究多假定界面完好粘接，即位移和應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；但當波足夠強時，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分析技術探討了光滑接觸時彈性波通過微縫隙的傳播問題?？紤]了縫隙寬度等因素對接觸區(qū)大小、界面法向正應力分布、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果： 1）接觸區(qū)范圍與縫隙寬度有著一一對應的關系，當縫隙寬度越小時，接觸區(qū)范圍越大。 2）隨著縫隙寬度的增大，接觸區(qū)界面法向正應力和分離區(qū)界面法向相對位移均增大，且界面法向正應力在分離區(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，當縫隙寬度最小時，透射波位移幅值達到最大，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系可以為結構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