Phase and group velocities for shear wave propagation in an incompressible, hyperelastic material with uniaxial stretch.
Phase and group velocities for shear wave propagation in an incompressible, hyperelastic material with uniaxial stretch.
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DOI：
10.1088/1361-6560/ac5bfc
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发表时间：
2022-04-27
影响因子：
3.5
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
在各向异性材料中，由于剪切波传播方向、剪切波极化和材料对称性之间的复杂关系，通过观察剪切波传播来确定材料的弹性特性是困难的。在本研究中，我们推导了在单轴拉伸的不可压缩超弹性材料中，SH和SV传播模式的相速度作为传播方向的函数表达式。通过在初始的有限变形上增加增量的小振幅运动，将波动包含在材料模型中。利用由材料应变能函数导出的柯西应力张量，建立了SH和SV传播模式的运动方程。SH和SV传播模式的群速度由与角度相关的相速度导出。本文给出了Arruda-Boyce、Mooney-Rivlin和Isihara材料模型的样本结果，这些模型使用了先前在模型中确定的模型参数。Mooney-Rivlin和Isihara模型的结果显示剪切分裂，其中SH和SV传播模式在材料对称轴上的传播具有不相等的群速度。此外，对于足够大的拉伸，Arruda-Boyce和Isihara材料模型显示出与材料对称轴约15°角的SV模式具有三值群速度的尖端结构。
Determining elastic properties of materials from observations of shear wave propagation is difficult in anisotropic materials because of the complex relations among the propagation direction, shear wave polarizations, and material symmetries. In this study, we derive expressions for the phase velocities of the SH and SV propagation modes as a function of propagation direction in an incompressible, hyperelastic material with uniaxial stretch. Wave motion is included in the material model by adding incremental, small amplitude motion to the initial, finite deformation. Equations of motion for the SH and SV propagation modes are constructed using the Cauchy stress tensor derived from the strain energy function of the material. Group velocities for the SH and SV propagation modes are derived from the angle-dependent phase velocities. Sample results are presented for the Arruda-Boyce, Mooney-Rivlin, and Isihara material models using model parameters previously determined in a phantom. Results for the Mooney-Rivlin and Isihara models demonstrate shear splitting in which the SH and SV propagation modes have unequal group velocities for propagation across the material symmetry axis. In addition, for sufficiently large stretch, the Arruda-Boyce and Isihara material models show cusp structures with triple-valued group velocities for the SV mode at angles of roughly 15° to the material symmetry axis.
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影响因子：
2.4
作者：
Gennisson, J. -L.;Renier, M.;Fink, M.
通讯作者：
Fink, M.
DOI：
10.1109/tuffc.2014.006847
发表时间：
2015-06-01
影响因子：
3.6
作者：
Urban, Matthew W.;Lopera, Manuela;Greenleaf, James F.
通讯作者：
Greenleaf, James F.
影响因子：
3.5
作者：
Chatelin, Simon;Bernal, Miguel;Pernot, Mathieu
通讯作者：
Pernot, Mathieu
DOI：
10.1093/qjmam/45.4.575
发表时间：
1992-11-01
影响因子：
0.9
作者：
BOULANGER, P;HAYES, M
通讯作者：
HAYES, M
影响因子：
3.5
作者：
Rouze, Ned C.;Palmeri, Mark L.;Nightingale, Kathryn R.
通讯作者：
Nightingale, Kathryn R.