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二维圆盘颗粒体系声学行为的数值研究

刘晓宇 张国华 孙其诚 赵雪丹 刘尚

二维圆盘颗粒体系声学行为的数值研究

刘晓宇, 张国华, 孙其诚, 赵雪丹, 刘尚
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  • 数值测量了卸载过程中二维单分散圆盘颗粒系统的横波、纵波声速、声衰减系数、非线性系数随压强的变化以及声衰减系数随频率的变化.结果表明,二维(2D)圆盘颗粒体系的横波、纵波声速均随压强呈分段幂律标度:当压强P -4时,横波、纵波声速随压强的增大而减小;当P > 10-4时,有vt~ P0.202,vl~ P0.338.进一步得到其剪切模量和体积模量的比值G/B也随压强呈幂律标度,G/B ~ P-0.502,暗示在低压强下,与三维(3D)球形颗粒体系类似,2D圆盘颗粒体系也处于L玻璃态.水平激励和垂直激励下2D圆盘颗粒系统的衰减系数随频率变化也呈现分段行为:当频率f f变化;当f > 0.05时,横波纵波的衰减系数α ~ f;当f > 0.35时,横波衰减系数αT~ f2,纵波衰减系数αL~ f1.5.此外,竖直水平激励下的2D圆盘颗粒系统的非线性系数和衰减系数随压强也呈现与声速类似的分段规律:当P -4时,横波非线性系数βT~ P-0.230,其余都不随压强变化.当P > 10-4时,两者均随压强增大呈幂律减小:βT~ P-0.703,βL~ P-0.684,αT~ P-0.099,αL~ P-0.105.进而得到2D圆盘颗粒系统中散射相关的特征长度l*随压强呈幂律标度,当P -4时,l*~ P-0.595;当P > 10-4时,l*~ P0.236.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-05-15
  • 修回日期:  2017-07-17
  • 刊出日期:  2017-12-05

二维圆盘颗粒体系声学行为的数值研究

    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11272048,11572178,91634202)资助的课题.

摘要: 数值测量了卸载过程中二维单分散圆盘颗粒系统的横波、纵波声速、声衰减系数、非线性系数随压强的变化以及声衰减系数随频率的变化.结果表明,二维(2D)圆盘颗粒体系的横波、纵波声速均随压强呈分段幂律标度:当压强P -4时,横波、纵波声速随压强的增大而减小;当P > 10-4时,有vt~ P0.202,vl~ P0.338.进一步得到其剪切模量和体积模量的比值G/B也随压强呈幂律标度,G/B ~ P-0.502,暗示在低压强下,与三维(3D)球形颗粒体系类似,2D圆盘颗粒体系也处于L玻璃态.水平激励和垂直激励下2D圆盘颗粒系统的衰减系数随频率变化也呈现分段行为:当频率f f变化;当f > 0.05时,横波纵波的衰减系数α ~ f;当f > 0.35时,横波衰减系数αT~ f2,纵波衰减系数αL~ f1.5.此外,竖直水平激励下的2D圆盘颗粒系统的非线性系数和衰减系数随压强也呈现与声速类似的分段规律:当P -4时,横波非线性系数βT~ P-0.230,其余都不随压强变化.当P > 10-4时,两者均随压强增大呈幂律减小:βT~ P-0.703,βL~ P-0.684,αT~ P-0.099,αL~ P-0.105.进而得到2D圆盘颗粒系统中散射相关的特征长度l*随压强呈幂律标度,当P -4时,l*~ P-0.595;当P > 10-4时,l*~ P0.236.

English Abstract

参考文献 (30)

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