复合材料层合梁中波的反射与透射特性

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1、第44卷第3期2012年6月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．44No．3Jun．2012复合材料层合梁中波的反射与透射特性孙虎周丽(南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京，210016)摘要：基于Timoshenko梁理论，研究了复合材料层舍粱,pLamb波的弥散特性。推导了复合材料层合变截面粱在藏面变化处以及舍半无限大脱层的复合材料层舍粱在脱层尖端处反射与透射特性的解析解，从而揭示了复合材料层舍粱内Lamb波各模态相互耦合以及相互转化的特性。根据

2、时问反转理论，提出了变藏面粱和舍脱层粱两种模型反射与透射矩阵之间存在Stokes关系．通过算倒模拟结构中波的传播特性，并与文献中的数值方法进行比较．验证了所得理论解的正确性。关键词：结构健康监测Lamb波I复合材料层舍粱}反射与透射IStokes关系中图分类号：V214．8文献标识码；A文章编号：1005—2615(2012)03—0320-07WaveReflectionandTransmissioninCompositeLaminatedBeamsSunHu，ZhouL／(StateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMe

3、chanicalStructures，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：BasedonTimoshenkobeamtheory，dispersionrelationofLambwaveincompositelaminatedbeamwithdifferentpliesisanalyzed．Wavereflectionandtransmissionarestudiedatthejointofanon—uniformcompositelaminatedb

4、eamandatthetipofthedelaminationinacompositelaminatedbeamcon—tainingsemi—infinitedelamination．ItisfoundthatLambwavemodesarecoupledwithandconvertedtoeachotherincompositelaminatedbeams．Basedupontime-reversiontheory，Stokesrelationsbetweenreflectionandtransmissionintheabovetwomodelsarepro

5、posed．Comparedwiththemethodintheref-erence，wavepropagationinabeamstructurebysimulationverifiestheproposedtheoryresolution．Keywords：structuralhealthmonitoring；Lambwavecompositelaminatedbeam；reflectionandtrans—mission；Stokesrelation复合材料因比强度大、比刚度高、材料性能可设计等优点，在航空航天、土木工程等领域得到了广泛的应用。为了防止事故

6、发生，在线实时监测复合材料结构中的损伤是一项急切而又重要的课题，而Lamb波监测技术是监测损伤的一个快速有效的方法‘1．2】。Lamb波在损伤处不仅发生反射和透射，同时还会出现模态转换等复杂的现象[3⋯，因此单单从信号的传播时间，峰值等参数出发，很难准确刻画损伤的具体特征和模式。这就要求直接从结构建模中考虑损伤特性，发展Lamb波在含损伤结构中传播的理论。Wang和Rose研究了各向同性的变截面梁和含脱层梁结构中Lamb波的反射与透射，得到了反射、透射系数矩阵[5]．Yuan等人对含半无限大脱层梁中Lamb波的反射与透射特性进行了解析研究，分别分析了脱层“张开”

7、和“闭合”两种情况下Lamb波的反射和透射系数与入射系数之间的定量关系，同时从能量的角度验证了其满足能量守基金项目：国家自然科学基金(11172128，61161120323)资助项目；江苏省“六大人才高峰”基金(2010-JZ-004)资助项目；江苏高校优势学科建设工程资助项目．收稿日期：2011·05—12，修订日期：2011-06—30通讯作者：周丽，女，教授，博士生导师，1963年出生，E—mail：Izhou@uuaaR．edu．cn．第3期孙虎，等：复合材料层合梁中波的反射与透射特性3211复合材料层合梁中波的弥散关系剪力和弯矩；A；。=∑lzi+1

8、一o；；址，[A。。B。