基于应力波传播理论的粘弹性材料特性研究

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1、武汉理二r=大学硕士学位论文摘要随着聚合材料、高弹性体材料在工业上的广泛应用，对这些材料的机械性能的确定越来越重要。在对大多数这样材料的研究时，我们不再忽略它们的内部衰减的影响，这些材料为粘弹性材料。本篇论文从原理分析出发，开发一种试验方法来对粘弹性材料性质进行研究。最近十年来，用应力波传播方法对粘弹性材料性质的鉴定理论已被法国学者市兰克先生发展和完善。此方法的优越性在于它对材料的不损耗、经济及简单操作。论文对此方法描述的同时，建立了两个理论结果。首先在对两个传播距离不同的波进行傅立叶变换后，建立波的传播速度c(w)和材料的衰减系数a(w)两

2、个项的表达式，得出问题的一般结论。它十分简单地在两个波形的傅立叶变换项上被描述了。另一方面，也可通过对材料实的或虚的泊松比的测量来确定介质的特性。其次，通过对波进行频率过滤来获得相同的脉冲波，从这些波的晌应中可得到需要的结论。一维的纵向压缩波在同质的粘弹性介质中传播时，材料的粘弹性特性主要通过纵向波的传播速度c(w)和衰减系数a(w)两项来定义。从这两项可以演变出材料的复杨氏模量以及其他的一些等效的粘弹性函数。此方法的原理在于考虑一个等横截面的圆形细杆介质，在波传播到杆的一端时，产生了微小的轴向干扰。在粘弹性介质里，频率高的波相对于频率低的波

3、而言不仅传播快，同时也衰减快，这样在传播的过程中它的波形发生连续微小的变化。考虑此波通过从某一截面到另一截面波形变化情况来得到随时间变化的脉冲波函数。从而可以从理论上得到材料的特征函数。试验中所用杆的直径必须远远小于应力波的波长来保证～维传播波的有效性。通过Labview处理得到的试验结果很好的验证了此理论的正确性和实用性。关键词：粘弹性材料，应力波，傅立叶变换，复扬氏模量武汉理。r大学坝Jj学位论文ABSTRACTBytheapplicationofpolymerandelastomerintheindustry．it'sappliedve

4、ryimportanttodeterminethemechanicalcharacteristicsofamedium．Sowedon’tignoretheeffectofinneranlortisseurofthesematerials，thesesimilarmaterialsarecalledtheviscoelastic．Atierdescribingtheprintipleofthemethod，thispaperpresentthedeterminingtheviscoelasticpropertiesofsolids．Since

5、abouttenyears，thetheoryofdetemaioingtheviscoelasticpropertiesofsolidsbytransientwavepropagationmethodsiSdevelopedandperfoctedbyscholarMr．Blanc．Thismethodhassomeadvantages：no-destruct，simpleness，economy-Atierdescribingtheprincipleof廿1emethodweproposetwotheoreticalsolutions．E

6、xpressionsarefirstestablishedforc(w)anda(w)intermsoftheFouriertransformsofthewaveshapesaftertwodistancesoftravel．ThisiSthegeneralsolutionoftheproblem．ItiSexpressedquitesimplyintermsofthetransferfunctionofthesetwowaveshapes．Ontheotherhand，thebehaviourofthemediumiScompletelyd

7、eterminedbymeasuringthei'eaJorcomplexPoisson’Sration．Secondly，thesamepulsesareappliedtoselectivefrequencyfilters，andagaintherequiredresultsareobtainedfromtheirresponse．AnyhomogeneousviscoelasticmediumSUbjectedtoone—dimensionaltensionandcompressionCanbecharacterizedintermsof

8、Ⅱlephasevelocityc(w)andtlleattenuationcoefficientdeducethecomplexmodulusandtheothe