ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АНИЗОТРОПИИ И НЕОДНОРОДНОСТИ КОМПОНЕНТОВ СОСТАВНОГО ВОЛНОВОДА НА СВОЙСТВА ОБОБЩЕННЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН ЛЯВА
DOI:
https://doi.org/10.24412/0136-4545-2025-2-64-75Ключевые слова:
составные функционально-градиентные волноводы, трансверсально-изотропный слой с двухфакторной экспоненциальной неоднородностью, трансверсально-изотропное полупространство с приповерхностной неоднородностью, аналитические решения амплитудных волновых уравнений, анализ дисперсионных соотношений, варьирование модулей упругости и параметров неоднородности, влияние на топологию дисперсионных спектров, трансформации распределений фазовых скоростейПоддерживающие организации
Аннотация
Представлены результаты исследования особенностей в структуре дисперсионных спектров и распределениях фазовых скоростей обобщенных поверхностных волн Лява из различных мод спектра для составных волноводов из контактирующих компонентов в виде слоя поперечно-анизотропного материала с двумя различными экспоненциальными законами неоднородности по толщине для параметра плотности и модулей упругости, а также в виде подстилающего полупространства из поперечно-неоднородного материала с локализованной приповерхностной зоной однофакторной неоднородности по глубине, описываемой двойной экспоненциальной функцией, при варьировании соотношений физико-механических параметров и параметров законов неоднородности анизотропных функционально-градиентных материалов волновода. Анализируемые дисперсионные соотношения и представления волновых полей в компонентах волновода получены с использованием аналитических решений соответствующих обыкновенных дифференциальных амплитудных уравнений с переменными коэффициентами, построенных с применением итерационного алгоритма в замкнутой форме экспоненциальных рядов.
Скачивания
Библиографические ссылки
1. Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах / И.А. Викторов. – М.: Наука, 1981. – 287 с.
2. Бирюков С.В. Поверхностные акустические волны в неоднородных средах / С.В. Бирюков, Ю.В. Гуляев, В.В. Крылов, В.П. Плесский. – М.: Наука, 1991. – 414 с.
3. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник / под ред. В.В. Клюева. – М.: Машиностроение, 2005. – 656 с.
4. Бугаев А.С. Устройства на поверхностных акустических волнах / А.С. Бугаев, В.Ф. Дмитриев, С.В. Кулаков. – Санкт-Петербург: ГУАП, 2009. – 187 с.
5. Мелешко В.В. Упругие волноводы: история и современность / В.В. Мелешко, А.А. Бондаренко, С.А. Довгий, А.Н. Трофимчук, Г.Я. ван Хейст // Математические методы и физико-механические поля. – 2008. – Т. 51, № 2. – С. 86–104.
6. Назаров Ю.П. Расчетные модели сейсмических воздействий / Ю.П. Назаров. – М.: Наука, 2012. – 414 с.
7. Жаворонок С.И. Задачи о дисперсии волн в неоднородных волноводах: Методы решения (обзор). Часть 1 / С.И. Жаворонок // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2021. – Т. 27, № 2. – С. 227–260. – DOI: 10.33113/mkmk.ras.2021.27.02.227_260.06.
8. Жаворонок С.И. Задачи о дисперсии волн в неоднородных волноводах: Методы решения (обзор). Часть 2 / C.И. Жаворонок // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2022. – Т. 28, № 1. – С. 36–86. – DOI: 10.33113/mkmk.ras.2022.28.01.036_086.03.
9. Alam P.Dispersion Study of SH-Wave Propagation in an Irregular Magneto-Elastic Anisotropic Crustal Layer over an Irregular Heterogeneous Half-Space / P. Alam, S. Kundu, S. Gupta // J. K. S. Uni.-Sci. – 2018. – Vol. 30, No 3. – P. 301–310.
10. Cao X. Transverse shear wave in a functionally graded material infinite half-space / X. Cao, F. Jin, K. Kishimoto // Philosophical Magazine Letters. – 2012. – Vol. 92, No. 5. – P. 245–253.
11. Chattopadhyay A. Torsional wave propagation in non-homogeneous layer between non-homogeneous half-spaces / A. Chattopadhyay, S. Gupta, P. Kumari, V. K. Sharma // International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. – 2013. – Vol. 37, Issue 10. – P. 1280–1291.
12. Ezzin H. Propagation behavior of ultrasonic Love waves in functionally graded piezoelectric-piezomagnetic materials with exponential variation / H. Ezzin, B. Wang, Z. Qian // Mechanics of Materials. – 2020. – Vol. 148, Article No 103492. – DOI: 10.1016/j.mechmat.2020.103492.
13. Goyal R. Estimating the effects of imperfect bonding and size-dependency on Love-type wave propagation in functionally graded orthotropic material under the influence of initial stress / R. Goyal, S. Kumar //Mechanics of Materials – 2021. – Vol. 155. – Available at: https://www.sciencegate.app/document/10.1016/j.mechmat.2021.103772.
14. Gupta S. Propagation of Love waves in non-homogeneous substratum over initially stressed heterogeneous half-space / S. Gupta, D.K. Majhi, S. Kundu, S.K. Vishwakarma, // Applied Mathematics and Mechanics. – 2013. – Vol. 34. – P. 249–258.
15. Jakoby B. Properties of Loves waves: application in sensors / B. Jakoby, M.J. Vellekoop // Smart Mater. Struct. – 1997. – Vol. 6. – P. 668–679.
16. Kakar R. Love waves in an intermediate heterogeneous layer lying in between homogeneous and inhomogeneous isotropic elastic half-spaces / R. Kakar, M. Gupta // EJGE 19. – 2014. – Bund X. – P. 7165–7185.
17. Kakar R. Dispersion of Love wave in an isotropic layer sandwiched between orthotropic and prestressed inhomogeneous half-spaces / R. Kakar // Lat. Am. J. Solids Struct. – 2015. – Vol.12, No.10. – DOI: 10.1590/1679-78251918.
18. Kakar R. Diffraction of Torsional Surface Wave in a Voigt Layer Overlying a Prestressed Heterogeneous Substratum / R. Kakar, S. Kakar // International Journal of Geomechanics. – 2016. – Vol. 16, Iss. 4. – DOI: 10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000626.
19. Kakar R.LoveWaveinaVoigt-TypeViscoelastic Heterogeneous Layer Overlying Heterogeneous Viscoelastic Half-Space / R. Kakar, S. Kakar // International Journal of Geomechanics. – 2017. – Vol. 17, Iss.1. – DOI: 10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000675.
20. Ke L.L. Propagation of Love Waves in an inhomogeneous fluid saturated porous layered half-space with properties varying exponentially / L.L. Ke, Y.S. Wang, Z.M. Zhang, // International Journal of Geomechanics. – 2005. – Vol. 131(12). – P. 1322–1328.
21. Kielczynski P. Propagation of ultrasonic love waves in nonhomogeneous elastic functionally graded materials / P. Kielczynski, M. Szalewski, A. Balcerzak, K. Wieja // Ultrasonics. – 2016. – Vol. 65. – P. 220–227.
22. Kong Y.-P. Propagation of love waves in the orthotropic layer/functionally graded piezoelectric half-space / Y.-P. Kong, C.-H. Chen, J.-X. Liu // Journal of Shanghai Jiaotong University. – 2013. – Vol. 47, No. 2. – P. 210–215.
23. Kumar D. Analysis of SH-Wave Propagation in Magnetoelastic Fiber-Reinforced Layer Resting over Inhomogeneous Viscoelastic Half-Space with Corrugation / D. Kumar, S. Kundu, S. Gupta // International Journal of Geomechanics. – 2021. – Vol. 21, No 11. – DOI: 10.1061/(ASCE)GM. 1943-5622.0002188.
24. Kumar S. Propagation of SH-Type Waves in Inhomogeneous Anisotropic Layer Overlying an Anisotropic Viscoelastic Half-Space / S. Kumar, P.C. Pal, S. Bose // Int. J. Eng. Sci. Tech. – 2014. – Vol. 6, No 4 – DOI: 10.4314/ijest.v6i4.3.
25. Liu J. The propagation behavior of Love waves in a functionally graded layered piezoelectric structure / J. Liu, Z.K. Wang // Smart Mat. Struct. – 2005. – No 14. – P. 137–146.
26. Manna S. Effect of reinforcement and inhomogeneity on the propagation of love waves / S. Manna, S. Kundu, S. Gupta // International Journal of Geomechanics. – 2015. – Vol. 16, No 2. – Available at: https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/abs/2017/31/matecconf_rsp2017_00049/matecconf_rsp2017_00049.html.
27. Manna S. Love wave propagation in a piezoelectric layer overlying in an inhomogeneous elastic half-space / S. Manna, S. Kundu, S. Gupta // J. Vib. Control. – 2015. – Vol. 21, No 13. – P. 2553–2568.
28. Sahu S.A. SH-Waves in Viscoelastic Heterogeneous Layer over Half-Space with Self-Weight / S.A Sahu, P.K. Saroj, N. Dewangan // Arch. Appl. Mech. – 2014. – Vol. 84, No 2. – P. 235–245.
29. Zorammuana C. SH-Wave at a Plane Interface between Homogeneous and Inhomogeneous Fibre-Reinforced Elastic Half-Spaces / C. Zorammuana, S.S. Singh. // Indian Journal of Materials Science. – Vol. 2015. – DOI: 10.1155/2015/532939.
30. Белянкова Т.И. Особенности распространения волн Лява в упругих функционально-градиентных покрытиях / Т.И. Белянкова, В.В. Калинчук // Вычислительная механика сплошных сред. – 2017. – Т. 10, № 1. – С. 39–52. – DOI: 10.7242/1999-6691/2017.10.1.4.
31. Болнокин В.Е. Интегрирование уравнения распространения волн сдвига в функционально градиентном полупространстве с приграничной локализацией зоны неоднородности физико-механических свойств / В.Е. Болнокин, А. А. Глухов, В. И. Сторожев // Донецкие чтения 2022: образование, наука, инновации, культура и вызовы современности: Материалы VII Международной научной конференции, посвящённой 85-летию Донецкого национального университета (Донецк, 27–28 октября 2022 г.). – Том 1: Механико-математические, компьютерные науки, управление. – Донецк: Изд-во ДонНУ, 2022. – С. 38–40.
32. Сторожев В.И. Дисперсия нормальных сдвиговых волн в функционально-градиентном трансверсально-изотропном слое / В.И. Сторожев, А.А. Глухов // Вестник Донецкого национального университета. Серия А. Естественные науки. – 2024. – № 1. – С. 58–64. – DOI: 10.5281/zenodo.12531960. – EDN: GCZGRS.
33. Глухов А.А. Методика анализа проблемы распространения волн сдвига в анизотропном функционально-градиентном слое с различными законами экспоненциальной неоднородности для каждой физико-механической характеристики / А.А. Глухов, В.И. Сторожев, С.В. Сторожев // Журнал теоретической и прикладной механики. – 2024. – № 1 (86). – С. 51–60. – DOI:10.24412/0136-4545-2024-1-51-60. – EDN:PSXXPV
34. Глухов А.А. Дисперсионные соотношения для сдвиговых волн в анизотропном функционально-градиентном слое с двухфакторной экспоненциальной поперечной неоднородностью по механическим характеристикам / А.А. Глухов // Вестник Донецкого национального университета. Серия А. Естественные науки. – 2024. – № 4. – С. 3–7. – DOI: 10.5281/zenodo.14138063. – EDN: VREMUM.
35. Глухов А.А. Волны Лява в структуре «однородный изотропный слой на трансверсально-изотропном полупространстве с двойной экспоненциальной неоднородностью» / А.А. Глухов, В.И. Сторожев, В.А. Шалдырван // Журнал теоретической и прикладной механики. – 2023. – № 1 (82). – С. 32–39. – DOI:10.24412/0136-4545-2023-1-32-39. – EDN:ENGOVX.
36. Глухов А.А. Дисперсионное соотношение для поверхностных волн Лява в составной структуре «функционально-градиентный экспоненциально-неоднородный анизотропный слой на функционально-градиентном анизотропном полупространстве с приграничной неоднородностью» / А.А. Глухов // Труды РАНИМИ. – 2024. – № 3 (41), том 2. – С. 214–221.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Статьи журнала «Журнал теоретической и прикладной механики» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Донецким Государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
