树脂锚杆纵向导波特性理论计算与数值模拟研究
张小明1
石玉龙1
田小广2
李智1
1.河南理工大学 机械与动力工程学院,河南 焦作 4540002.中国平煤神马控股集团有限公司 平煤十一矿,河南 平顶山 467000
摘要：目的 为了揭示树脂锚杆中的超声纵向导波传播和衰减特性,利用本征函数展开法求解树脂锚杆纵向导波频散方程.方法 树脂锚杆是典型的双层柱状黏弹结构,基于Hysteretic黏弹性模型,考虑连续性边界条件,将其声场位移表示成Legendre多项式级数形式,经矩阵变换把复杂的波动控制偏微分方程组求解问题转化为特征值计算问题,特征值为波数,特征向量为位移场分布,得到树脂锚杆纵向导波频散关系,获得超越频散方程的解析解,进而绘制其纵向导波群速度频散曲线和衰减曲线.通过与已有文献计算的自由锚杆的群速度和衰减结果比较,验证所提方法的正确性.基于COMSOL软件模拟树脂锚杆纵向导波传播,揭示树脂层层厚和握裹段长度对树脂锚杆导波传播特性的影响.结果 结果表明:(1)树脂层层厚对纵向导波的影响显著,随着层厚增大,回收信号波包弥散、波形畸变加剧;导波群速度和振幅比随着层厚增大而减小,衰减随着层厚增大而增大.(2)随着握裹段长度增加,树脂锚杆中的导波群速度减小,振幅比也逐渐减小,导波衰减增大.结论 导波群速度与握裹段长度呈近似线性关系,通过导波群速度变化可对树脂锚杆握裹段长度进行量化判断.
关键词：树脂锚杆纵向导波本征函数展开法群速度衰减
分类号：TD355(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(5197518)河南省高校科技创新团队支持计划项目(23IRTSTHN016)河南理工大学创新型科研团队研究项目(T2022-4)
论文发表日期：2026-02-28
在线出版日期：2025-12-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 118-127 )
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