受限颗粒介质中的冲击和振动产生的弹性波
摘要：小行星的观测数据可以通过将它们视为颗粒材料的聚集体来解释。了解这些物体的机械性质对于许多科学原因都是相关的：太空任务设计、评估对地球的撞击威胁以及理解小行星的性质和其在太阳系起源中的意义。原地测量机械性质需要复杂且昂贵的航天任务。本文介绍了一种利用新型实验装置和数值模拟对颗粒介质中波传播进行实验室尺度表征。小行星内部的压力仍存在争议，但它明确呈现向内部的压力梯度。这就是为什么需要按照限制压力的函数来进行撞击特性表征的原因。我们的实验装置可以同时测量充满十亿颗颗粒的50厘米边长方盒的外部限制压力、内部压力、总应变和加速度。我们研究了在500 Hz范围内由撞击和振动产生的地震体波的传播。通过后续的压缩-松弛循环，观察到颗粒介质在每次压缩期间的平均行为类似于固体，并具有恒定的弹性模量。颗粒介质的有效介质理论（EMT）解释了低压下的数据。在每个压缩-松弛循环之后，弹性模量增加，并观察到较高的滞后现象：松弛比压缩表现出更复杂的行为。我们表明，由撞击和振动产生的地震波以压力波速度传播。通过数值模型，我们测得强波衰减为3.4 Np/m。我们发现波速随限制压力增加而增加，遵循$p^{1/2}$关系。
作者：Gallot Thomas, Sedofeito Camila, Ginares Alejandro and Tancredi Gonzalo
论文ID：2210.09342
分类：Geophysics
分类简称：physics.geo-ph
提交时间：2022-10-19