環(huán)形楔上楔波頻散特性研究.pdf

1、本文主要從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面對(duì)環(huán)形楔體結(jié)構(gòu)上激光激發(fā)的ASF模式楔波的傳播特性進(jìn)行了研究，進(jìn)而研究楔頂角、曲率半徑對(duì)楔波傳播特性的影響。
　　理論分析上，本文利用有限元方法建立了激光輻照于環(huán)形楔體楔尖上激發(fā)楔波的理論模型。利用二維傅里葉變換方法對(duì)時(shí)域波形作時(shí)頻分析得到了楔波的頻散曲線圖，圖中可以看出楔波的模態(tài)數(shù)隨楔頂角的增加而減少。接下來(lái)通過(guò)構(gòu)建有限元模型對(duì)直楔上傳播的楔波進(jìn)行了研究。在楔頂角相同的情況下，對(duì)比了直楔和環(huán)形楔的頻散曲

2、線圖，發(fā)現(xiàn):在直楔上傳播的楔波沒(méi)有發(fā)生色散，其模態(tài)個(gè)數(shù)與相速度值與Lagasse經(jīng)驗(yàn)公式的理論預(yù)測(cè)值相吻合;環(huán)形楔低階模態(tài)的色散明顯，環(huán)形楔的彎曲結(jié)構(gòu)導(dǎo)致楔波相速度的色散。在同一楔角下通過(guò)改變曲率半徑來(lái)分析曲率半徑對(duì)色散的影響，可以發(fā)現(xiàn):對(duì)于小角度的環(huán)形楔體，低階模態(tài)下曲率半徑越小，相速度值越大，色散幅度越大;對(duì)于大角度的環(huán)形楔體，改變曲率半徑不會(huì)影響相速度的色散幅度。
　　實(shí)驗(yàn)方面，在歸納分析適合研究ASF模式楔形波的檢測(cè)技術(shù)之

3、后，本文搭建了基于光學(xué)干涉法的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)楔波的頻散特性展開(kāi)研究。通過(guò)在楔尖表面進(jìn)行步進(jìn)掃描可以得到距離激發(fā)點(diǎn)不同位置的ASF模式楔形波的時(shí)間-位移圖和表面掃描圖，能夠直觀地區(qū)分出各模態(tài);通過(guò)二維傅里葉變換，可以將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的頻域信號(hào)，得到楔波的頻散曲線圖。由于樣品楔尖是非理想的，必然會(huì)存在截?cái)?，所以?shí)驗(yàn)中各模態(tài)的色散幅度明顯大于數(shù)值模擬得到的結(jié)果。對(duì)于小角度的環(huán)形楔體，在保證上頂截面和楔角相同的情況下，研究發(fā)現(xiàn):相同模態(tài)下曲率半