Дифракція нормальних SH-хвиль на розрізі скінченної довжини у пружному хвилеводі

Abstract

Розглянуто поширення нормальних SH-хвиль у пружному хвилеводі зі скінченним розрізом та вільними від напружень стінками. Проведено аналіз дифракції пружних хвиль на розрізі. Для розв'язання задачі використано метод часткових областей, який зводить її до нескінченної системи лінійних алгебраїчних рівнянь відносно невідомих амплітуд. Одержана система розв'язувалась модифікованим методом лишків аналітичної функції, який базується на обчисленні контурного інтеграла як суми лишків аналітичної функції у комплексній площині. Її властивості визначаються положенням нулів і полюсів, вибраних так, щоб сума лишків співпадала зі згаданою системою. При цьому можливо ототожнити коефіцієнти при невідомих у рівняннях з лишками. Наявність скінченного розрізу породжує додаткову нескінченну систему алгебраїчних рівнянь внаслідок зсуву нулів функції. У результаті чисельного розв'язання задачі обчислено частотні залежності енергетичних коефіцієнтів відбиття й проникнення нормальних SH-хвиль через область, яка містить розріз скінченної довжини.

Рассмотрено распространение SH-волн в упругом волноводе с конечным разрезом и свободными от напряжений стенками. Проведен анализ дифракции упругих волн на разрезе. Для решения задачи использован метод частичных областей, сводящий ее к бесконечной системе линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных амплитуд. Полученная система решалась модифицированным методом вычетов аналитической функции, который базируется на вычислении контурного интеграла как суммы вычетов аналитической функции в комплексной плоскости. Ее свойства определяются расположением нулей и полюсов, выбранных так, чтобы сумма вычетов совпадала с упомянутой системой. При этом возможно отождествить коэффициенты при неизвестных в уравнениях с вычетами. Наличие конечного разреза порождает дополнительную бесконечную систему алгебраических уравнений из-за сдвига нулей функции. В результате численного решения задачи вычислены частотные зависимости энергетических коэффициентов отражения и прохождения нормальных SH-волн через область, содержащую разрез конечной длины.

The paper deals with considering of propagation of SH-wave in the elastic waveguide with a finite length crack and stress-free boundaries. A diffraction of elastic waves on a crack is analyzed. The method of partial domains is used for solving of the problem, that reduces it to the infinite system of algebraic equations with respect to unknown amplitudes. The obtained system is solved by the modified method of residues of analytical function which is based on calculating of the contour integral as a sum of residues of analytical function in the complex plane. The properties of this function are determined by location of the poles and zeros chosen so that the residue series coincide with the abovementioned system. In doing so, the coefficients at the unknown values in equations may be identified with the residues. Presence of the finite crack gives rise to the additional infinite system of algebraic equations caused by the shift of zeroes of the function. The numerical solution of the problem yields the frequency dependencies of energy transmission and reflection coefficients through the domain containing the finite crack.