Page 110 - 《应该声学》2022年第2期
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第 41 卷 第 2 期                                                                       Vol. 41, No. 2
             2022 年 3 月                          Journal of Applied Acoustics                    March, 2022

             ⋄ 研究报告 ⋄



                         分层半空间表面非线性瑞利波的激发                                                      ∗





                                    贾 璐    1,2   阎守国      1†   张碧星      1,2†  黄 娟     1



                                    (1 中国科学院声学研究所       声场声信息国家重点实验室        北京   100190)
                                                (2 中国科学院大学      北京  100049)

                摘要：针对非线性瑞利波在均匀分层半空间结构中的激发和传播规律进行研究。根据摄动理论和模态分解将
                分层半空间结构中瑞利波的二次谐波声场表示为二倍频瑞利波模式的线性组合，经由互易关系得到各模式的
                展开系数表达式。对不同分层半空间结构中瑞利波二次谐波的激发和传播特性进行讨论，结果表明相速度匹
                配的瑞利波模式其二次谐波分量随传播距离线性增长，非匹配模式的二次谐波分量则沿传播方向周期震荡传
                播。此外，文中定义非线性参数表征瑞利波模式产生的非线性程度，这有利于选择出具有明显非线性效应的匹
                配点，为后续检测工作提供理论依据，具有指导意义。
                关键词：非线性声学；瑞利波；分层半空间；摄动法
                中图法分类号: O422.7          文献标识码: A          文章编号: 1000-310X(2022)02-0278-07
                DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2022.02.014






                   Excitation of nonlinear Rayleigh waves on a layered half-space surface



                              JIA Lu 1,2  YAN Shouguo  1  ZHANG Bixing   1,2  HUANG Juan   1

                (1 The State Key Laboratory of Acoustics, Institute of Acoustics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
                                   (2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

                 Abstract: The excitation and propagation laws of nonlinear Rayleigh waves in a homogeneous layered half-
                 space are studied in this paper. The second harmonic of Rayleigh waves in the layered half-space model is
                 written as a linear combination of Rayleigh-wave modes by using the perturbation technique and the modal
                 decomposition, then the second-order modal amplitudes are obtained via a reciprocity relation. The excitation
                 and propagation laws of nonlinear Rayleigh waves are discussed in various layered half-spaces. The results show
                 that the phase-matched double-frequency mode grows at a linear rate with propagation distance, while other
                 double-frequency modes oscillate with the propagation distance. Besides, the nonlinear parameter defined in
                 this work is not only beneficial to select matching points with obvious nonlinear effects, but also provides a
                 theory for practical nonlinear Rayleigh wave detection.
                 Keywords: Nonlinear acoustics; Rayleigh waves; A layered half-space; Perturbation method




             2021-03-01 收稿; 2021-04-19 定稿
             国家自然科学基金项目 (11574343, 11774377)
             ∗
             作者简介: 贾璐 (1994– ), 女, 福建三明人, 博士研究生, 研究方向: 非线性声学。
             † 通信作者 E-mail: yanshouguo@mail.ioa.ac.cn
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