冲击弹性波理论与应用
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2.10 小结

以弹性波动理论为基础,讨论了激振频率的影响,即相位速度和频率、波长的关系,主要有:

(1)在均质无限弹性体中,仅存在P波和S波。而半无限体或成层弹性体中,由于边界条件的影响,会产生各种其他成分的波,如瑞利波、Lame波和Love波。然而,这些波均由P波、SV波或SH波合成而来。例如,瑞利波和Lame波由P波和SV波,而Love波由SH波合成而来。

(2)均质无限体,或者均质半无限体中的弹性波,无论是P波、S波还是瑞利波均无频散性。也就是说,其波速与周期、频率或者波长均无关,仅与材料的力学特性及密度有关。

(3)有限厚度或者成层介质中传播的弹性波大多具有频散性,即波的传播速度与其波长、频率等有关。进而,传播速度又可分为不同频率成分的波的相位速度,以及这些成分波合成的群速度。

(4)像板这样的两侧自由的场合,P波、Lame波动相位速度随着波长的增加而减慢。另外,在层状介质的表面激振的弹性波,也会受到下部层的影响。例如,瑞利波和Love波的相位速度大多介于表层和下部层的速度之间,而且,波长越长,受下部的影响也就越大。

(5)这些合成波,大多含有多数的模态,而且其能量大部分集中在基本模态上。因此,从实用意义出发,着眼基本模态能够解决大部分问题。

(6)上述这些波的合成,均基于定常振动的前提。然而,锤击等激发的弹性波,其初始部分并非定常振动而是过渡振动。此时,波的特性与理论解之间会有一定的偏差。