Программный комплекс WAVES-L для моделирования и визуализации волновых процессов в упругом слое
DOI:
https://doi.org/10.14529/mmp190109Ключевые слова:
упругий слой, нормальные моды, интегральные и асимптотические представления волновых полей, графический пользовательский интерфейс.Аннотация
Приводится описание программного комплекса WAVES-L, предназначенного для быстрого и наглядного моделирования волновых полей, возбуждаемых заданными поверхностными нагрузками в упругом слое с тремя вариантами закрепления его нижней грани. В основу алгоритмов, реализованных в программном комплексе, положены явные интегральные представления решения соответствующих краевых задач и выведенные из них асимптотические представления для бегущих волн в дальней от источника зоне. В ближней зоне, в том числе и под источником, амплитудно-частотные характеристики суммарного волнового поля определяются с помощью численного интегрирования несобственных контурных интегралов. Реализована также возможность расчета дисперсионных характеристик и собственных форм каждой из возбуждаемых бегущих волн. Удобный графический интерфейс позволяет легко менять параметры модели и визуализировать частотные и пространственные зависимости волновых характеристик как для отдельных волн, так и для суммарного волнового поля. Программный комплекс может применяться при решении задач ультразвукового неразрушающего контроля и мониторинга состояния тонкостенных инженерных конструкций, а также использоваться в учебном процессе в рамках лабораторных занятий по профильным предметам. Приводятся снимки экрана программы и графики сравнения дисперсионных кривых с экспериментальными измерениями.Библиографические ссылки
Giurgiutiu V. Structural Health Monitoring with Piezoelectric Wafer Active Sensors. N.Y., Academic Press, 2014.
Lammering R., Gabbert U., Sinapius M., Schuster T., Wierach P. Lamb-Wave Based Structural Health Monitoring in Polymer Composites. Cham, Springer, 2018. DOI: 10.1007/978-3-319-49715-0
Michaelsm J.E. Detection, Localization and Characterization of Damage in Plates with an in Situ Array of Spatially Distributed Ultrasonic Sensors. Smart Materials and Structures, 2008, vol. 17, pp. 1–15.
Perov D.V., Rinkevich A.B. Localization of Reflectors in Plates by Ultrasonic Testing with Lamb Waves. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2017, vol. 53, no. 4, pp. 265–278.
DOI: 10.1134/S1061830917040064
Vorovich I.I., Babeshko V.A. Dinamicheskie smeshannye zadachi teorii uprugosti dlya neklassicheskikh oblastej [Dynamical Mixed Problems of Elasticity for Nonclassical Domains]. Moscow, Nauka, 1979. (in Russian)
Grinchenko V.T., Meleshko V.V. Garmonicheskie kolebaniya i volny v uprugikh telakh [Harmonic Oscillations and Waves in Elastic Solids]. Kiev, Nauka, 1981. (in Russian)
Glushkov Ye.V., Glushkova N.V., Krivonos A.S. The Excitation and Propagation of Elastic Waves in Multilayered Anisotropic Composites. Journal of Applied Mathematics and
Mechanics, 2010, vol. 74, pp. 297–305. DOI: 10.1016/j.jappmathmech.2010.07.005
Glushkov E., Glushkova N., Lammering R., Eremin A., Neumann M.-N. Lamb Wave Excitation and Propagation in Elastic Plates with Surface Obstacles: Proper Choice of Central Frequencies. Smart Materials and Structures, 2011, vol. 20, no. 015020, pp. 1–11.
DOI: 10.1088/0964-1726/20/1/015020
Glushkov E., Glushkova N., Eremin A. Forced Wave Propagation and Energy Distribution in Anisotropic Laminate Composites. Journal of the Acoustical Society of America, 2011, vol. 129, no. 5, pp. 2923–2934. DOI: 10.1121/1.3559699
Glushkov E.V., Glushkova N.V., Fomenko S.I. Influence of Porosity on Characteristics of Rayleigh Type Waves in Multilayered Half-Space. Acoustical Physics, 2011, vol. 57, no. 2, pp. 230–240. DOI: 10.1134/S1063771011020059
Glushkov E.V., Glushkova N.V., Fomenko S.I., Zhang C. Surface Waves in Materials with Functionally Gradient Coatings. Acoustical Physics, 2012, vol. 58, no. 3, pp. 339–353. DOI: 10.1134/S1063771012010095
Glushkov E., Glushkova N., Eremin A., Lammering R. Group Velocity of Cylindrical Guided Waves in Anisotropic Laminate Composites. Journal of Acoustical Society of America, 2014,
vol. 135, no. 1, pp. 148–154. DOI: 10.1121/1.4829534
Sveshnikov A.G. Princip predel’nogo pogloshcheniya dlya volnovoda [Principle of Limit Absorption for Waveguides]. DAN SSSR [Reports of the USSR Academy of Science], 1951, vol. 78, no 3. (in Russian)
Glushkova N.V. Determination and Accounting for Singular Terms in Problems of the Theory of Elasticity: D.Sc. Thesis. Krasnodar, 2010. (in Russian)
Chapman, S.J. MATLAB Programming for Engineers. Toronto, Cengage Learning, 2016.
Alleyne D. A Two-Dimensional Fourier Transform Method for the Measurement of Propagating Multimode Signals. Journal of the Acoustical Society of America, 1991, vol. 89, no. 3, pp. 1159–1168. DOI: 10.1121/1.400530
