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随着纳米技术的发展,人们对材料力学性能的要求也与日俱增。但是当材料趋于纳米尺寸时,由于表面原子数相对内部原子数增多,导致纳米材料的比表面积增大,而且表面原子和内部原子存在巨大的势能差,使得纳米材料表面效应显著。表面效应极大地影响纳米材料的性能,从而导致这些纳米材料表现出不同于宏观尺寸材料的一些性能,如:小尺寸效应,表面效应,尺度相关性等等。
常见三种方法用于求解弹性波在孔洞和夹杂上的散射问题:波函数展开法,积分方程法,积分变换法。
本文基于表面弹性理论,利用波函数展开法,得到了以下几种情形下纳米孔洞和夹杂对SH波的散射问题。
(1)无限平面含纳米圆柱形孔洞对平面SH波的散射
(2)半无限平面含半圆柱形纳米孔洞对SH波的散射
(3)半无限平面含半圆柱形纳米夹杂对SH波的散射
结果表明:孔洞或夹杂在界面处的动应力集中因子,不仅依赖弹性波的入射角、剪切波数、材料本身的性质以及孔洞或夹杂的形状,而且还与孔洞或夹杂的表面表面效应有关,尤其对于纳米尺度之下,孔洞和夹杂的尺度相关性更加明显。