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基于平面波展开法的声学黑洞梁弯曲波带隙研究

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哈尔滨工程大学学报 2022年第1期43卷 32-40页

作者：李敬朱翔李天匀万志威华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074 船舶和海洋水动力湖北省重点实验室湖北武汉430074 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

为了进一步提高结构的减振能力,新型减振结构的研究已成必然趋势,声学黑洞作为连续幂律变截面结构,能较好地抑制结构中弯曲波的传播。为了扩展声学黑洞减振频带,本文考虑将声子晶体中周期性结构与声学黑洞结合,构造出以声学黑洞为原胞... 详细信息

为了进一步提高结构的减振能力,新型减振结构的研究已成必然趋势,声学黑洞作为连续幂律变截面结构,能较好地抑制结构中弯曲波的传播。为了扩展声学黑洞减振频带,本文考虑将声子晶体中周期性结构与声学黑洞结合,构造出以声学黑洞为原胞的一维声子晶体梁。基于欧拉梁理论,推导了该声子晶体梁的弯曲波带隙的平面波展开计算方法,分析了该方法的收敛性。利用传递矩阵法验证了带隙计算结果,证明了推导理论的正确性和平面波展开法计算周期黑洞结构带隙的可行性。分析了黑洞材料参数变化对结构带隙特性的影响,结果表明:选择纵波波速较小的材料组成周期黑洞梁能得到低频带隙,调整结构中材料特性的差异能得到宽频带隙。

关键词：声学黑洞弯曲波带隙平面波展开声子晶体低频振动周期结构

不同胶结情况下套管井偶极弯曲波的频散特征研究

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Applied Geophysics 2022年第1期19卷 29-40,143,144页

作者：杨蒙恩吕伟国吴洋崔志文刘金霞吉林大学物理学院长春130021 吉林大学原子与分子物理研究所长春130021

在声波测井领域,交叉偶极声波测井主要用于测量地层横波,判断地层的各向异性和裂缝。本文基于套管井中的偶极弯曲波传播特性,针对水泥胶结良好、I界面窜槽和II界面窜槽三种胶结情况下的基阶地层弯曲波的声场特性,计算了弯曲波的频... 详细信息

在声波测井领域,交叉偶极声波测井主要用于测量地层横波,判断地层的各向异性和裂缝。本文基于套管井中的偶极弯曲波传播特性,针对水泥胶结良好、I界面窜槽和II界面窜槽三种胶结情况下的基阶地层弯曲波的声场特性,计算了弯曲波的频散曲线并考察了水泥参数(弹性参数和几何尺寸)对弯曲波频散曲线的影响,利用实轴积分法计算了常规水泥或超轻水泥固井情况下软地层套管井的偶极全波,并采用谱域加权相似法对全波进行了频散分析。结果表明:在软地层常规水泥胶结良好的套管井中, 弯曲波的截止频率高于常规偶极源的激发频带,但采用超轻水泥固井时,截止频率会向低频移动,超轻水泥固井有利于在软地层中测得弯曲波。当I界面窜槽时,弯曲波的截止频率向低频移动,在软地层中比较明显,超轻水泥固井情况比常规水泥固井向低频移动更为显著。如果II 界面窜槽,无论何种水泥固井弯曲波的截止频率均低于2 kHz。不同胶结情况下的全波分析进一步验证和说明了弯曲波的频散特性对套管井水泥胶结质量比较敏感。

关键词：软地层套管井弯曲波超轻水泥频散分析水泥胶结

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弹性波理论教学之弯曲边缘波

力学与实践 2024年

作者：徐艳龙沈一舟尉亚军杨智春西北工业大学航空学院西北工业大学力学与土木建筑学院

在现有的弹性波理论教学中，关于弯曲波的内容相对较少，尤其缺乏关于弯曲边缘波的介绍。本文旨在填补这一教学空白，深入探讨弯曲边缘波的发现历程以及后续教学、研究的方向。同时，本文还推导了边缘波沿半无限板自由边传播的特性，并... 详细信息

在现有的弹性波理论教学中，关于弯曲波的内容相对较少，尤其缺乏关于弯曲边缘波的介绍。本文旨在填补这一教学空白，深入探讨弯曲边缘波的发现历程以及后续教学、研究的方向。同时，本文还推导了边缘波沿半无限板自由边传播的特性，并利用在自由边处构造弱刚度条带实现了对边缘波的增强引导。通过这些内容，我们希望在弹性波理论课程中增加对弯曲边缘波的教学，补充完善弯曲波的理论体系，以帮助学生更全面地了解这种特殊形式的弯曲波，从而加深对弹性波的理解。

关键词：弹性波理论弯曲波弯曲边缘波弹性波教学

含旋转振子的周期基础对地震弯曲波的隔震作用

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土木与环境工程学报（中英文） 2023年第5期45卷 66-80页

作者：刘冠辰张之伟黄建坤胡雨村北京林业大学水土保持学院北京100083

提出一种含旋转振子的周期性基础(PF)板,用于高层建筑对地震弯曲波的隔震。早期对PF隔震的研究主要针对平面波,但地震波对于周期性基础板结构更易激发弯曲波。突破以往研究仅针对平面波的局限性,对弯曲波输入的频散关系进行探究;通过有... 详细信息

提出一种含旋转振子的周期性基础(PF)板,用于高层建筑对地震弯曲波的隔震。早期对PF隔震的研究主要针对平面波,但地震波对于周期性基础板结构更易激发弯曲波。突破以往研究仅针对平面波的局限性,对弯曲波输入的频散关系进行探究;通过有限元法,利用可考虑板厚影响的SHELL单元计算PF板的弯曲波衰减域,系统研究材料参数和几何参数对弯曲波衰减域的影响;通过对三维有限元模型进行弯曲波和地震波入射的数值仿真试验,验证PF隔震的有效性。结果表明:弯曲波衰减域对连杆的宽度和弹性模量变化很敏感;在弯曲波输入下,PF的衰减域在10 Hz以下,与混凝土基础板相比,PF对弯曲波的隔震效率大于60%,能够作为高层建筑的隔震基础。

关键词：周期基础弯曲波衰减域基础隔震数值仿真

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弯曲波对钢轨振动特性测试的影响研究

振动与冲击 2021年第1期40卷 151-156页

作者：肖俊恒闫子权孙林林崔树坤刘海涛清华大学机械工程系北京100084 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

针对钢轨弯曲波的传播及弯曲波反射后对钢轨振动特性测试的影响,对钢轨的弯曲波波速进行了理论推导,并设计了弯曲波波速测试试验,对弯曲波传播波速及其反射波的波速等特性进行了试验验证,同时就钢轨弯曲波对振动特性测试的影响及其解决... 详细信息

针对钢轨弯曲波的传播及弯曲波反射后对钢轨振动特性测试的影响,对钢轨的弯曲波波速进行了理论推导,并设计了弯曲波波速测试试验,对弯曲波传播波速及其反射波的波速等特性进行了试验验证,同时就钢轨弯曲波对振动特性测试的影响及其解决措施进行了研究。结果表明:钢轨弯曲波的波速不是常数,而是频率的函数,弯曲波的不同频率分量以不同的波速传播,其弯曲波的反射波与入射波波速相同;在有限长的试验段内进行轨道结构振动特性测试时,不可忽略钢轨弯曲波的影响;在钢轨端部安装阻尼设备可有效抑制反射波对钢轨振动特性测试的影响。

关键词：弯曲波铁路轨道钢轨振动特性振动测试

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基于晶格点阵模型的弯曲波动力学行为研究

基于晶格点阵模型的弯曲波动力学行为研究

作者：吴昊暨南大学

学位级别：硕士

目前主要采用连续模型的相关理论来研究缺陷对弯曲波传播行为的影响。本文另辟蹊径,提出了无限和有限晶格点阵动力学理论模型,基于这些理论模型来开展弯曲波传播行为研究。从波的角度对弯曲波的传播特性开展研究。首先,我们建立了带有... 详细信息

目前主要采用连续模型的相关理论来研究缺陷对弯曲波传播行为的影响。本文另辟蹊径,提出了无限和有限晶格点阵动力学理论模型,基于这些理论模型来开展弯曲波传播行为研究。从波的角度对弯曲波的传播特性开展研究。首先,我们建立了带有质量缺陷原子和局域共振单元的一维无限晶格点阵动力学模型。基于模型阐明了质量缺陷和局域共振对应的Bragg散射和局部共振机制,并通过计算带有这两种缺陷的晶格链模型的弯曲波透射系数,揭示了缺陷的数量对弯曲波传播特性的影响规律。其次,通过调整质量缺陷原子的质量和局域共振单元的共振频率对晶格链的弯曲波透射特性进行参数研究。最后,在晶格链上施加轴向力和阻尼,探究轴向应变和阻尼对晶格链中弯曲波透射特性的影响。计算结果表明:随着质量缺陷原子或局域共振单元数量的增加,缺陷的周期性排列使透射系数逐渐减小,最终形成弯曲波带隙;质量缺陷原子质量的大小会改变布里渊区内由Bragg散射产生的弯曲波带隙的宽度和数量;当Bragg散射带隙和局域共振带隙相距较近时会产生相互作用,这种相互作用使得晶格链在具有较少的缺陷时仍可以产生较宽的弯曲波带隙;应变对于晶格链中弯曲波带隙的影响仅表现为带隙位置的平移,但可以通过增加阻尼使得弯曲波产生强烈的衰减,并且这种衰减在高频处尤为明显。这项研究可以进一步加深对弯曲波传播特性的理解。从振动的角度对弯曲波的传播特性展开研究。首先,我们建立了带有质量缺陷原子和局域共振单元的一维有限晶格点阵动力学模型。分别计算了这两种模型弯曲振动的幅频响应。其次,研究了轴向应变和阻尼对幅频响应的影响。通过对比无限晶格链的透射系数和有限晶格链的幅频响应我们发现,从波的角度与从振动的角度研究弯曲波的传播特性得到的结果具有一致性,这也验证了晶格点阵动力学模型的合理性。

关键词：晶格点阵动力学晶格链弯曲波缺陷拉伸应变阻尼

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含电学边界的压电层合梁的非线性弯曲波

力学学报 2021年第4期53卷 1124-1137页

作者：赵希宁杨晓东张伟北京工业大学机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室北京100124

非线性科学己成为近代科学发展的一个重要标志,特别是非线性动力学和非线性波的研究对于解决自然科学各领域中遇到的复杂现象和问题有着极其重要的意义.本文研究了含电学边界条件的压电层合梁的非线性弯曲波传播特性.首先,考虑几何非线... 详细信息

非线性科学己成为近代科学发展的一个重要标志,特别是非线性动力学和非线性波的研究对于解决自然科学各领域中遇到的复杂现象和问题有着极其重要的意义.本文研究了含电学边界条件的压电层合梁的非线性弯曲波传播特性.首先,考虑几何非线性效应和压电耦合效应,利用哈密顿原理建立了一维无限长矩形压电层合梁弯曲波的非线性方程.其次,采用Jacobi椭圆函数展开法对非线性弯曲波方程进行求解,得到了非线性弯曲波动方程在近似情况下对应的冲击波解和孤波解.最后,利用约化摄动法得到了非线性薛定谔方程,进一步得到了亮孤子和暗孤子解.基于两种方法具体研究了外加电压、压电层厚度等参数对冲击波和孤立波以及亮孤子和暗孤子特性的影响.研究结果表明,在波速较小时,外加电压对冲击波的影响较大,波速较大时,外加电压对孤立波影响减弱.通过调整作用在压电层合梁上的电压发现了存在亮孤子和暗孤子,分析结果表明随着外加电压值的增大,亮孤子和暗孤子的振幅都增大.

关键词：弯曲波 Jacobi 椭圆函数非线性薛定谔方程冲击波孤立波

横向各向同性地层井孔伪瑞利波、弯曲波、螺旋波的低频极限速度

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地球物理学报 2009年第7期52卷 1873-1880页

作者：胡恒山何晓哈尔滨工业大学航天科学与力学系哈尔滨150001

在多极源声测井中,低频弯曲波或螺旋波被广泛应用于测量地层的横波速度.前人的研究已证明在各向同性地层中井孔伪瑞利波、弯曲波及螺旋波的低频极限速度都等于地层横波速度.大量的数值计算结果似乎表明此结论在横向各向同性(TI)地层情... 详细信息

在多极源声测井中,低频弯曲波或螺旋波被广泛应用于测量地层的横波速度.前人的研究已证明在各向同性地层中井孔伪瑞利波、弯曲波及螺旋波的低频极限速度都等于地层横波速度.大量的数值计算结果似乎表明此结论在横向各向同性(TI)地层情况下也能成立,但缺乏理论证明.本文在井孔平行于TI弹性地层对称轴的模型下,考察了井内声源激发的波在流-固边界上的反射和透射情况,阐述了非泄漏模式导波产生的必要条件并讨论了其速度上限值.我们发现在各向异性参数满足一定条件的TI地层中,导波速度的低频极限值小于沿井孔方向上的横波速度.通过对井孔导波的频散分析以及对时域全波列的数值模拟,论证了在这类地层中进行多极源声测井时,不可能根据弯曲波或螺旋波的到达时间准确获取地层的横波速度值.

关键词：各向异性横波速度伪瑞利波弯曲波螺旋波

利用井孔偶极弯曲波反演横向各向同性孔隙地层渗透率的研究

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声学学报 2011年第6期36卷 619-625页

作者：谢馥励吕伟国张碧星王克协阎守国中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 吉林大学物理学院声学系长春130023

对利用井孔偶极弯曲波衰减特性反演横向各向同性孔隙地层的纵、横向渗透率进行了理论方法和数值研究。对软地层,在方差函数极值行为分析的基础上,用最小二乘反演对多组理论模拟数据进行处理,得到的纵、横向渗透率精度都比较高,这与软地... 详细信息

对利用井孔偶极弯曲波衰减特性反演横向各向同性孔隙地层的纵、横向渗透率进行了理论方法和数值研究。对软地层,在方差函数极值行为分析的基础上,用最小二乘反演对多组理论模拟数据进行处理,得到的纵、横向渗透率精度都比较高,这与软地层弯曲波衰减对纵向渗透率的敏感程度明显比硬地层高有关;用添加不同强度的随机噪声综合反映现场资料可能带来的误差,对多道间提取的衰减叠加求平均可明显的抵消噪声的影响;对快速孔隙地层偶极声测井理论模拟数据也尝试性地进行了纵、横向渗透率反演,发现,虽然硬地层弯曲波的衰减对纵向渗透率很不敏感,但纵向渗透率的取值偏离真值却对横向渗透率的反演结果有明显影响。

关键词：最小二乘反演地层渗透率横向各向同性孔隙地层弯曲波偶极井孔利用