弹性波动力学概念

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1、质点振动部分一基本概念1)构成振动系统的各部分都可看成是一个物理性质集中地元件，这种振动系统也称为质点振动系统。OR由物理性质集中的元件构成的振动系统。2)单自由度系统A简谐振动（无阻尼自由振动）：物体在线性恢复力或线性恢复力矩的作用下的运动。B阻尼自由振动：因摩擦，声波辐射等原因阻碍震动的进行（阻尼），而导致震动幅度随时间衰减。C受迫振动：（策动力）在策动力作用下的振动称作受迫振动。3)什么是3dB带宽？在但自由度振动系统的震速振幅的频率特性曲线上，速度振幅比共振峰值处下降0.707倍所对应的两个频率分别为f1和f2（f2>f

2、1），则3分贝带宽定义为∆f=f2-f1，可以用3分贝带宽的大小表示频率特性曲线的平坦程度。二基本原理与技能1）简谐振动、阻尼振动和受迫振动表达式简谐振动：x(t)=Acos(ωt+φ)阻尼振动：欠阻尼状态：δ<ω0x(t)=A0e-δtcos(ωt+φ0)过阻尼状态：δ>ω0x(t)=B1e-δ-δ2-ω02t+B2e-δ+δ2-ω02t临界阻尼状态：δ=ω0x(t)=(C1+C2t)e-δt受迫振动：x=x1e-δtcos⁡(2）频率特性曲线的测量扫频法：将幅值相等但不同频率的简谐力加在振动系统上，测量每个频率的速度振幅，用

3、描点法作出频率特性曲线。脉冲法：将含有等幅值的各种频率成分的时域信号（强迫力）加在振动系统上，测量系统响应。流体中声场部分一基本概念11）声压：设流体体积元受声扰动后压强由P0改变为P，则由声扰动产生的逾量压强（简称逾压）就称为声压，p=P-P02）声场：媒质中有声波存在的区域。3）声波传播速度：常数，温度为t（℃）时理想气体中的声速为c0c0℃≈331.6+0.6t(m/s)温度为20℃的空气中的声速约为334米/秒，常温下水中声速约为1500米/秒4）质点振动速度：5）声阻抗率：声场中某位置的声压与该位置的质点的速度的比值定

4、义为该位置的声阻抗率。ZS=p/v=-ρ0c026)声压级：声场中某点的声压级定义为该点的声压的有效值pe与参考声压pref的比值取常用对数，再乘以20。SPL=20lgpepref(dB)空气中参考声压pref=2×10-5Pa=20μPa水中参考声压pref=10-6Pa=1μPa7）声强级：声场中某点的声强级定义为该点的声强与参考声强的比值取常用对数，再乘以10SIL=10lgIIref(dB)空气中参考声强一般取10-12瓦/米2在空气中声压级与声强级数值上近于相等声强：通过垂直于声传播方向的单位面积上的平均能量流称为平

5、均能量流密度或称为声强，即：I=WaS=εac038）临界角：光线从光密介质射向光疏介质时，折射角将大于入射角；当入射角为某一数值时，折射角等于90°，此入射角称临界角。θc=sinc1c2c2>c149）制导波：被限制在一定空间中传播的声波10）频散波：波的传播速度随着频率的不同而发生改变511）声波导管的截止频率和简正频率刚性壁声波导管中，能产生沿z轴传播的波的临界声波频率为简正频率。除零以外的一个最低简正频率为截止频率。二基本原理与技能1）两种流体界面的声学边界条件：声压连续p1=p2质点法向振速连续v1=v21）声波在两

6、种流体界面上的反射和透射的影响因素声波的入射角&两种介质的声阻抗率2）声波透过中间层的各种影响因素声波通过中间层时的反射波和透射波幅度大小不仅与两种媒质传播的特性阻抗R1及R2有关，而且还与通过中间层的厚度与其中传播的波长比D/λ2有关3）在波导管中只传播主波的条件&在波导管中传播某阶简正波的条件在一声管中，声源的工作频率比已确定的其截止频率低，那在这一管中只传播唯一的（0,0）波声源的工作频率高于某个简正频率时，才能激励起对应的nx,ny次波。f(nx,ny)=c02(nxlx)2+(nyly)2声波辐射部分一基本概念1）脉动

7、球源：在球源表面上各点沿着径向作同振幅同相位的振动。2）点声源：当球源半径比较小或者声源频率比较低，以至有kr0≪1，满足这种条件的脉动球源。3）声源强度：为小脉动球的体积速度幅值（发出的第一个波振面的面积乘以振幅）4）指向性：因为p(θ=0)=2Arej(ωt-kr)，所以这种组合声源的指向性为Dθ=(pa)θ(pa)θ=0=sin2k∆2sink∆指向特性同声程差与波长的比值有关。点声源辐射指向性为15）主瓣半角宽：θ=sin-13.83ka=sin-10.61λa=sin-10.61c0faλ为声波波长，a为活塞半径6）活

8、塞声源远近场临界距离：离辐射器表面最远的一个声压振幅极大值的位置到辐射面的距离zg=a2λa为辐射面的半径二基本原理与技能1）偶极子声源辐射特征偶极子声源：由相距很近，振幅相同且振动相位相反的两个小脉动球源所组成的声源辐射特征：偶极子辐射与θ角有关，即在声场中同