軸向靜應力對一維彈性桿中入射波的影響研究.pdf

1、近年來，針對地震頻繁發(fā)生和爆破拆除建（構(gòu)）筑物和開挖各類地下巖土體工程的實際，為了達到防災減災和安全高效施工的目的，應力波在各類巖土體或混凝土介質(zhì)中的傳播特性一直是研究的熱點領(lǐng)域之一。爆破應力波在地下巖體中傳播時，距震源不同距離的圍巖已具有大小不等的靜應力，這主要有以下兩方面引起的：一是原巖應力大小本身隨空間的變化而變化；二是地下工程巖體開挖卸荷導致附近圍巖體中的應力場發(fā)生較大變化。針對此工程背景，本文提出研究軸向靜應力對入射應力波的影

2、響，首先分析了軸向均勻靜應力對入射半正弦波的振幅、角頻率和波初相的影響規(guī)律；接著分析了軸向均勻靜應力對應力波畸變的影響；最后將變化的初始應力簡化為線性梯度載荷，研究梯度應力對彈性桿中應力波幅值、波長的影響。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下：
　　（1）通過理論推導，研究了彈性桿中軸向均勻靜應力的大小與入射半正弦波的振幅、角頻率、初相的關(guān)系。當沖頭以相同的速度共軸撞擊具有軸向均勻靜應力的彈性桿時，軸向均勻靜應力的大小影響入射半正弦波的角頻率，

3、隨著軸向均勻靜應力的增大，入射半正弦波的角頻率逐漸的增大；軸向均勻靜應力的大小影響入射半正弦波的初相，軸向均勻靜應力越大，入射正弦波的初相的絕對值越大，但增量很小，表現(xiàn)為起跳點越滯后。
　?。?）針對在實驗中獲得的入射波在卸載段出現(xiàn)負值（“翹起”）情況進行了簡要分析，研究了軸向均勻靜應力對透射波波長、幅值的影響。軸向均勻靜應力使得入射波在卸載段時出現(xiàn)應力不平衡，使得入射桿中質(zhì)點反向振動，從而出現(xiàn)“翹起”現(xiàn)象，且軸向均勻靜應力越大，

4、“翹起”值也越大，其值也為軸向均勻靜應力的一半；軸向均勻靜應力也會影響透射波的幅值，軸向均勻靜應力越大，幅值越?。惠S向均勻靜應力還會影響透射波的波長，軸向均勻靜應力越大，波長越小。
　　（3）取均質(zhì)圓桿中的單位長度進行受力分析，利用牛頓第二定律推導出在具有梯度應力細長桿中應力波的波動方程，通過行波法求解該波動方程的通解，并與無梯度應力波動方程的通解比較，可得：細長圓桿中的梯度應力影響應力波幅值，梯度應力越大，應力波的幅值衰減的越快