多孔粘弹性材料及合金材料的非线性声传播研究

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在本文中,基于等效媒质法,我们对含大量圆柱型气孔的粘弹材料的非线性声传播模型进行了研究。研究中我们主要讨论了在有大量气孔的非线性振动影响下,一些声学参量例如:声衰减系数,声色散以及等效非线性参量所表现出来的特性。数值计算的结果说明,声衰减系数随着微孔体积分数的增加而增加,声速以及声衰减系数的峰值频率点出现在微孔的谐振频率处,而等效非线性参量的极值点出现在微孔谐振频率的一半。关于进一步的研究说明,在考虑了多重散射,也称为孔间相互作用的情况下,各声参量的表达式需作修正,即用一个等效波数来替换原来不考虑多重散射时的波数。我们发现,在微孔体积分数大于0.1%的情况下,多重散射带来的影响不可忽略。  对于一类具有特殊结构的材料,声传播中某些物理量关系,例如应力一应变关系或者位移一非线性恢复力关系等,往往具有滞后效应。本文中,我们对于一种实际应用比较广泛的,用来描述滞后效应的Bouc—Wen模型进行了数值解分析,讨论了该模型所描述的振动的时域,频域图像,特别分析了输入频率---位移幅值响应曲线,表明模型由于滞后效应会产生混沌现象。另外对圆柱型ZL111合金材料进行了非线性观测实验,实验中发现,二次谐波,三次谐波随激励幅度的增加具有明显的滞后效应,并且材料两个底面分别作为发射面时,三次谐波的滞回环的方向相反。实验结果表明,要更好地描述具有滞后效应材料中的声传播特性,特别是非线性特性,需要在原有模型基础上进行改进。
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