固体声学  021M2041H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:一级学科普及课 | 任课教师:王秀明
授课时间: 星期三, 第6、7、8节
授课地点: 教1-125
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20
课程编号: 021M2041H 课时: 50 学分: 3.0
课程属性: 一级学科普及课 主讲教师:王秀明
英文名称: Solid Acoustics

教学目的、要求

本课程的主要目的是通过教师对固体声学的基本概念、基本原理和基本应用的讲述,使得学生能够掌握固体声声学的理论和方法,为进一步研究复杂固体介质的声学理论和方法,开展固体应用研究和高技术研发等提供坚实的物理基础。
通过深入而系统地学习固体声学相关知识,使得研究生理解和掌握固体声学的基本概念、基本理论和方法,以及基本应用,为学生利用固体声学理论和方法开展相关科学研究和技术研发提供必要的专业知识。

预修课程

研究生在修此门课程之前,需具备大学物理、高等数学、信号处理、数学物理方程、数值分析、理论声学或声学基础等相关知识。

教 材

主要内容

1.固体声学的数理基础 (8学时)
1.1 引言(浅谈声学与音乐和诗词的关系)
1.2 振动与声的基本概念
1.3 固体声学的基本内容
1.4 声场表述的格林函数法
1.5 声场表述的谱方法
2. 固体声学方程(8学时)
2.1 质点的力和位移 (矢量的概念)
2.2 弹性固体的应力和应变(张量的概念)
2.3 应力和应变的关系(广义胡克定律,各向同性和各向异性) 
2.4 缩写下标与变换 (张量矩阵和坐标系变换)
2.5 弹性动力学方程
3. 固体介质中的平面声波 (6学时)
3.1 平面声波方程 (纵波和横波)
3.2 稳态和瞬态平面波
3.3 相速度与群速度
3.4 弹性波的阻尼衰减
4. 弹性波的反射和透射 (6学时)
4.1 界面的边界条件
4.2 平面波在边界上的反射与透射 (反射系数与透射系数)
4.3 斜入射Snell定律和全反射
4.4 复波数矢量与凋落波
5. 表面波、界面波和板波 (6学时)
5.1 自由表面上的Rayleigh波和Love波
5.2 固-固界面和流-固界面的Stoneley波
5.3 自由平板中的Lamb波 (Lamb波的频散、激发和接收)
5.4 薄板的低频近似理论
6. 圆杆和空心圆管中的声波 (8学时)
6.1 纵波在细杆中的传播
6.2 无限长圆杆中的声波导
6.3 空心圆管中的周向导波
6.4 空心圆管中的纵向导波
6.5 导波的频散特征
6.6 驻波和后退波
7. 径向多层介质中的声波导 (8学时)
7.1 流-固径向多层井孔模型及声场函数 (传递矩阵法)
7.2 井孔中的声源与声波导的模态 (对称模态、弯曲模态等)
7.3 井孔声场的频散、衰减和激发强度
7.4 传播模式和泄漏模式
7.5 非规则井孔中的声波导

参考文献