基于半解析有限元的各向异性管道纵向导波传播特性分析

来源：计算力学学报杂志2026年第2期北京时间：

作者：张延,吕炎,高杰,宋国荣,李永坤,何存富

单位：北京工业大学 机械与能源工程学院, 北京 100124,北京工业大学 信息科学技术学院, 北京 100124,北京工业大学 信息科学技术学院, 北京 100124,北京工业大学 信息科学技术学院, 北京 100124,国网电力工程研究院有限公司, 北京 102209,北京工业大学 信息科学技术学院, 北京 100124

摘要：基于半解析有限元法,推导了正交各向异性材料中纵向导波的特征方程,并对特征方程进行了数值求解。首先,为确定方法的正确性及适用性,利用Disperse导波频散曲线计算软件求解了各向同性管道中的导波频散曲线,并将基于半解析有限元法的求解结果与其进行对比,二者结果完全一致。然后,讨论了半解析有限元计算过程中管道截面单元数量对导波频散曲线计算结果的影响,并分析了产生影响的原因。最后,求解了正斜方晶体复合材料管道中导波的相速度频散曲线。分析了材料铺层方向及径厚比的变化对频散曲线的影响,二者均对低频模态频散特性产生了有规律的影响,在径厚比足够大时,同材料同厚度管道与板中的频散曲线结果趋于一致。

关键词：半解析有限元法,各向异性材料,径厚比,纵向导波,频散曲线,

基金资助：国家重点研发计划项目子任务(2022YFC3005002)资助项目.