1、界面半圓形夾雜脫膠結構在瞬態SH波作用下的數值模擬    英文題名 Dynamic Numerical Simulation of the Interface Semicroular Inclusion Structure with Disconnected Curve Impacted by SH Wave  關鍵詞 波動有限元; 瞬態分析; SH波散射; 界面; 脫膠; 動應力集中系數; 英文關鍵詞 The wave FEM; Transient state analysis; Scattering of SH-wave; Interfac

2、e; Disconnected curve; Dynamic stress intensity factor; 中文摘要 本文采用有限元法研究近場界面圓柱形夾雜脫膠結構對瞬態SH波的散射和動應力集中系數問題。有限元法在數學上是將偏微分方程的初邊值問題劃歸一組常微分方程的初值問題(在空間離散化之后)或一組規則代數方程。然后,用NEWMARK直接積分法進行求解,得到各節點和單元的位移、應力的時程解。用有限元法模擬彈性波在半無限介質中的傳播問題,由于受計算機存儲空間、計算速度的限制,需要用有界區域代替無界區域。其首要問題是人工邊界的設置問題,由于要從無限域中截取有限區域來模擬無限域,所以要引入人工邊

3、界。其次是解決時空離散帶來的各種不利影響,以減少誤差。還要考慮荷載的施加問題以及模型大小對解題的影響問題。本文對要解決的問題建立了有限元模型,并用通用有限元分析軟件ANSYS進行了計算,給出了部分節點的位移、應力時程解和夾雜周邊的動應力集中系數,并對結果進行了討論。本文的具體工作如下： 1、介紹波動數值模擬的基本概念、研究狀況和基本方法以及在工程中的應用；闡述有限元的基本原理和波動有限元的基本求解方法；討論應用波動有限元方法求解問題時可能產生的主要的誤差并提出了具體的解決辦法。 2、采用有限元法研究算例一：界面附近含有下半圓. 英文摘要 This thesis investigates the

4、 scattering problem and the dynamic stress concentration coefficient problem of transient state SH-wave by an interface cylindrical inclusion with disconnected curve in near field by the method of FEM. The FEM is a method of which transforms the issue of partial differential-coefficient equation s i

5、nitial and boundary value to the problem of ordinary differential-coeffeient equation s initial and boundary value (after space been dispersed) or a set of regular algebra equations 摘要 5-7 Abstract 7-8 第1章 緒論 13-20     1.1 選題的目的和國內外研究進展 13-15        

6、 1.1.1 彈性波散射問題研究的意義、目的 13-14         1.1.2 彈性波散射問題研究概況 14         1.1.3 該課題的學術和使用價值 14-15     1.2 彈性波散射問題的研究方法 15-18         1.2.1 有限元法 16-17       &#

7、160; 1.2.2 波源法 17-18         1.2.3 有限差分法 18     1.3 本文的主要工作 18-20 第2章 近場波動的數值模擬綜述 20-26     2.1 數值模擬的基本涵義 20-21     2.2 近場波動數值模擬的實現 21-23         2.2.1 波動數值模擬實現的主要步驟 22   

8、0;     2.2.2 解耦技術穩定的實現 22-23     2.3 近場波動數值模擬的若干問題 23-25         2.3.1 人工邊界 23-24         2.3.2 波動的輸入 24         2.3.3 介質非彈性阻尼 24      

9、   2.3.4 離散網格中的波動 24-25     2.4 若干應用研究 25     2.5 本章小結 25-26 第3章 波動有限元理論 26-40     3.1 有限元法簡介 26-31         3.1.1 有限單元法的概念 26         3.1.2 有限單元法的發展概況 26-27    

10、     3.1.3 有限元法的基本思想 27-28         3.1.4 有限單元法求解的基本步驟 28-29         3.1.5 有限元的幾種分析方法 29-31     3.2 動力學的有限元模擬 31-37         3.2.1 彈性動力學基本方程 32    

11、     3.2.2 彈性動力學求解的基本步驟 32-34         3.2.3 運動方程的求解 34-37     3.3 波動有限元中的若干實際考慮 37-39         3.3.1 人工邊界 37-38         3.3.2 波動有限元網格尺寸 38    

12、0;    3.3.3 波動有限元時域積分時間步長的選取 38-39     3.4 本章小結 39-40 第4章 波動有限元誤差分析 40-56     4.1 頻散、截止頻率的基本概念 40-47         4.1.1 頻散 40-41         4.1.2 壓制頻散的措施 41       

13、  4.1.3 截止頻率 41-44         4.1.4 消除的主要方法 44-47     4.2 邊界離散誤差分析 47-48         4.2.1 邊界離散誤差的定義 47         4.2.2 波在整個邊界上的離散誤差估計 47-48     4.3 振蕩失穩機理 48-49  &

14、#160;      4.3.1 高頻振蕩 48-49         4.3.2 消除高頻振蕩的方法 49     4.4 漂移失穩機理 49-51         4.4.1 MTF介紹 49-50         4.4.2 漂移失穩 50-51     

15、0;   4.4.3 消除措施 51     4.5 不均勻介質中的彈性波傳播 51-55         4.5.1 模型 51-54         4.5.2 間斷面和離散步距的選取 54-55     4.6 本章小結 55-56 第5章 SH波對界面圓柱體夾雜下半圓脫膠的散射分析 56-72     5.1 引言 56-57  

16、   5.2 波前求解法簡介 57     5.3 ANSYS軟件簡介 57-58         5.3.1 ANSYS的組成 57-58         5.3.2 ANSYS的分析過程 58         5.3.3 數據后處理模塊 58     5.4 動應力集中系數 58-60  

17、60;  5.5 算例一:SH波對圓柱形夾雜下半圓脫膠的散射分析 60-62         5.5.1 問題的表述 60-61         5.5.2 ANSYS模型的建立 61-62         5.5.3 邊界條件的選取 62         5.5.4 波動荷載 62   

18、  5.6 算例、結果處理與分析 62-71         5.6.1 通用后處理(POST1) 62-65         5.6.2 時間歷程后處理(POST26) 65-70         5.6.3 夾雜周邊動應力集中系數 70-71     5.7 本章小結 71-72 第6章 SH波對界面圓柱體夾雜上半圓脫膠的散射分析 72-83

19、    6.1 算例二:圓柱形夾雜上半圓脫膠 72-80         6.1.1 問題的表述 72         6.1.2 通用后處理(POST1) 72-75         6.1.3 時間歷程后處(POST26) 75-79         6.1.4 夾雜周邊動應力集中系數

20、 79-80     6.2 上、下半圓脫膠對比分析 80-82     6.3 本章小結 82-83 結論 83-87 參考文獻 87-92         5.6.1 通用后處理(POST1) 62-65         5.6.2 時間歷程后處理(POST26) 65-70         5.6.3 夾雜周邊動應力集中系

21、數 70-71     5.7 本章小結 71-72 第6章 SH波對界面圓柱體夾雜上半圓脫膠的散射分析 72-83     6.1 算例二:圓柱形夾雜上半圓脫膠 72-80         6.1.1 問題的表述 72         6.1.2 通用后處理(POST1) 72-75         6.1.3 時間歷程后處(

22、POST26) 75-79         6.1.4 夾雜周邊動應力集中系數 79-80     6.2 上、下半圓脫膠對比分析 80-82     6.3 本章小結 82-83 結論 83-87 參考文獻 87-92         5.6.1 通用后處理(POST1) 62-65         5.6.2 時間歷程后處理

23、(POST26) 65-70         5.6.3 夾雜周邊動應力集中系數 70-71     5.7 本章小結 71-72 第6章 SH波對界面圓柱體夾雜上半圓脫膠的散射分析 72-83     6.1 算例二:圓柱形夾雜上半圓脫膠 72-80         6.1.1 問題的表述 72         6.1.2 通

24、用后處理(POST1) 72-75         6.1.3 時間歷程后處(POST26) 75-79         6.1.4 夾雜周邊動應力集中系數 79-80     6.2 上、下半圓脫膠對比分析 80-82     6.3 本章小結 82-83 結論 83-87 參考文獻 87-92         5.6.1 通

25、用后處理(POST1) 62-65         5.6.2 時間歷程后處理(POST26) 65-70         5.6.3 夾雜周邊動應力集中系數 70-71     5.7 本章小結 71-72 第6章 SH波對界面圓柱體夾雜上半圓脫膠的散射分析 72-83     6.1 算例二:圓柱形夾雜上半圓脫膠 72-80         6.1.1 問題的表述 72         6.1.2 通用后處理(POST1) 72-75         6.1.3 時間歷程后處(