凿岩爆破工程精品课程讲义教程-3应力波理论基础.pptxVIP

1243应力波在交界面处的反射和折射应力波的产生及其传播应力波的叠加和能量应力波在不同介质中的传播第三章应力波理论基础HotTip应力波在交界面处的反射和折射波在自由面上的反射波在两种介质界面上的发射和折射介质中波位相相同点的轨迹称为波阵面，也叫同相面．因此在波阵面上的各质点的位移是相同的。扰动波阵面扰动在介质中传播，称为波。振动的介质不同，产生的波也不同，如果在弹性介质中传播，称为弹性波；若在塑性介质中传播则为塑性波。波波的分类按波源形状及波动在介质中传播的形状，可分为球面波、柱面波和平面波。按波源振动的时间历程可分为连续波和脉冲波。应力波的产生及其传播在外界作用下，介质局部状态参数（如压力、密度、质点移动速度、温度）的变化叫做扰动。应力波在不同介质中的传播弹性波纵波（P波）横波（S波）体波表面波压缩波膨胀波SV波SH波应力波在界面处的垂直入射我们把介质的密度（ρ）与弹性纵波（cP）的乘积（ρ.cP）叫做介质的波阻抗---表示对应力波传播的阻尼作用。应力波在界面处的垂直入射当应力波垂直入射与界面时，应力波则发生反射和透射。应力波的入射、反射、透射应满足下式：假设：交界面保持连续性作用力、反作用力相等应力波的叠加性介质1介质2ρ1.cP1ρ2.cP2бiviбtvtбrvr应力波在界面处的垂直入射纵波的垂直入射应力波在界面处的垂直入射бi+бr=бt------------①vi-vr=vt-------------②由弹性力学可知：б=ρ.cp.v→vi=бi/ρ1.cp1、vr=бr/ρ1.cp1vt=бt/ρ2.cp2代入②式得：бi/ρ1.cp1-бr/ρ1.cp1=бt/ρ2.cp2-------③①③联立解得：бr=Rr.бiбt=Rt.бi式中：Rr=（ρ2.cp2-ρ1.cp1）/（ρ1.cp1+ρ2.cp2）Rt=（2ρ2.cp2）/（ρ1.cp1+ρ2.cp2)应力波在界面处的垂直入射讨论分析：⑴、当ρ1.cp1=ρ2.cp2即两侧介质波阻抗相等。,Rr=0Rt=1бr=0бr=бt不反射。⑵、当ρ1.cp1＜ρ2.cp2则Rr＞0бr＞0бt＞0界面处既有透射又有反射，性质与入射波相同。若：ρ1.cp1＜＜ρ2.cp2则Rr=1Rt=2бr=бiбt=2.бivt=0⑶、当ρ1.cp1＞ρ2.cp2时，则Rr＜0Rt＞0бr＜0бt＞0在界面处既有透射压缩波（∵бt＞0）又有反射拉伸波（∵бr＜0）。应力波在界面处的垂直入射若：ρ1.cp1＞＞ρ2.cp2或ρ2.cp2=0时，则：Rr=-1Rt=0бr=-бiбt=0vt=2vi反射波与入射波大小相等、符号相反。即入射压缩波全部反射成拉伸波，而没有透射波产生。由于岩石等脆性介质的抗拉强度远远小于抗压强度，这种情况易引起岩石的拉破坏。尤其ρ2.cp2=0的情况，充分说明：自由面的存在对爆破作用的影响。应力波的叠加和能量应力波的叠加只要物体内部的变形是线弹性的，则物体在同一区域与同一时间受到两个或更多的波作用时，在该干涉区城内的总状态（各点的应力和质点速度）就等于各单个应力波的状态在该区域的叠加（矢量和）。两锯齿形压缩波的干涉应力波的能量应力波的能量质点的弹性应变能质点运动的动能ThankYou!