应力波的应力波的反射透射

应力波到达物体边界或不同波阻抗材料的界面时，将发生反射和透射，常引起材料的断裂破坏。
以弹性波为例：对于法向入射波，当在固定边界反射时，反射波与入射波应力等值同号，即应力的总和恰好是入射波应力值的两倍；当在自由边界反射时，反射波与入射波应力等值异号，而质点速度的总和恰好是入射波质点速度值的两倍。对于斜入射的弹性纵波或横波，一般将同时反射和透射纵波和横波。在介质自由表面处，与波的绕射现象相关，还可能产生一种沿着介质表面传播的弹性表面波（例如瑞利波），它是纵波与横波耦合形成的一种非均匀平面波，波幅随着距自由表面的深度呈指数衰减，波速Cs略低于横波波速Ct（见前表，表中k为一常数，对不同材料数值不同），且与频率无关（即无频率弥散现象）。弹塑性波的反射有时会出现反射卸载，形成非常复杂的波系。
反射断裂是由应力波反射所造成的断裂现象。在材料和工程结构的动态断裂研究中具有重要意义。当由压缩加载波和随后的卸载波所组成的压力脉冲入射到介质自由表面时，压缩波部分首先卸载反射为拉伸波，它与入射压力脉冲中的卸载波部分相互作用后，将在邻近自由表面处造成拉应力，一旦满足动态断裂准则即导致断裂，这种断裂称为层裂（图2a）。裂片从背面飞出。同时，由于形成了新的自由表面，又会使继续入射的压力脉冲在新表面反射而造成第二层层裂。依次类推有可能造成多层层裂。类似地，由两自由表面反射的拉应力波在物体心部或角部等处相遇而相互作用后，可导致心裂和角裂等（图2b和图2c）。一般来讲，材料本身或材料间的联结往往可承受强压缩而经不起拉伸，因而反射断裂是动态破坏的一种重要形式。军事上的碎甲弹和爆炸力学实验技术中的飞片技术都是据此原理发展而成的。

图2 反射断裂示意图