《弹性波动力学》课程教学大纲

《弹性波动力学》教学大纲一、课程基本信息课程名称弹性波动力学ElasticWaveDynamics课程编码GEO210511035开课院部地球科学与技术学院课程团队波动地物类课程教学团队学分3.5课内学时58讲授52实验0上机6实践0课外学时58适用专业勘查技术与工程（物探）授课语言中文先修课程程序设计、高等数学（2-1）、高等数学（2-2）、大学物理（2-1）、线性代数、复变函数、大学物理（2-2）、数学物理方程课程简介（必修）本课程是勘查技术与工程和地球物理学等专业本科生的一门重要基础课。首先讲授弹性力学的基础概念和基本理论，包括应力分析、应变分析及其本构关系，然后给出波动方程的建立方法，讨论弹性介质中的基本波，波的传播和在介质分界上的反射和透射，以及不同波的能量关系等。并就绕射问题和波动方程的积分解进行讲解。最后简要介绍复杂介质（如不均匀介质、各向异性介质、黏弹介质、双相介质等）中地震波传播的基本特点。为今后学习地震学、地震勘探和资料处理打下基础。Thisisoneofthemostimportantfoundationalcoursestoundergraduatesingeophysicsandexplorationgeophysics.Itfirstlyintroducesthebasicconceptsandtheoriesofelasticity,including,stressanalysis,strainanalysisandtheirconstitutiverelationship.ThenItgivestheestablishingprocedureofwaveequations,discussesindetaildifferentkindsofwavesinelasticmediaandwavepropagation,reflectionandtransmissionatinterface.Theenergyrelationshipsofdifferentwaveswillbeemphasized.Also,diffractionproblemandwaveequation’sintegralsolutionwillbeexplainedinthiscourse.Besides,abriefintroductiontowavepropagationincomplexmedia,suchasinhomogeneous,anisotropic,viscoelasticanddualphasemedia,willbeinvolvedattheendofthiscourse.Allthesestudieswillhelpthestudentshaveasolidfoundationforthefurtherstudyinpureandappliedseismologyanddataprocessing.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：能够利用数学、物理学和地质学知识和方法进行地球物理建模，并学会求解方法。是2.1,2.2,2.31.1,1.2,1.32M2目标2：了解地球物理工程问题的特点和一般解决思路，增强工程意识。是2.5,3.11.5,2.1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节10绪论主要知识点：弹性体，塑性体，刚体，弹性动力学，基本假设，本课程的特点，学习要求和建议。M1,M23讲授3文献阅读21弹性理论基础1．固体的弹性性质2．应变分析3．应力分析4．应力与应变的关系5．弹性介质运动的平衡方程式主要知识点：弹性力学，位移场分析，弹性应变，正应变，切应变，旋转，体变，应变张量，旋转角位移，旋转张量,面力，应力，应力矢量及其分量，正应力，切应力，应力张量，柯西公式，主应力，主应变，广义虎克定律，各向同性，各向异性，均匀，非均匀，弹性常数，杨氏模量，泊松比，拉梅常数，剪切模量，体积模量，达朗贝尔原理，应力方程（纳维尔方程），位移方程（拉梅方程）M1,M212讲授14作业，阅读32弹性动力学中的基本波1．弹性波控制方程2．弹性介质中地震波传播的基本规律3．均匀各向同性介质中的平面波4．均匀各向同性介质中的球面波5．均匀各向同性介质中的柱面波简介6．空腔震源问题的解法主要知识点：矢量的亥姆霍兹分解，位移位，标量位，矢量位，亥姆霍兹方程，纵波方程与横波方程，纵波速度与横波速度，频散公式，声波方程，平面波和球面波的达朗贝尔解，球面扩散因子，柱面扩散因子，三维空间平面波的波函数，等相位面，射线，频率，波数，视速度，平面极化波，水平极化横波，垂直极化横波，不均匀平面波，边值问题的求解M1,M210讲授10作业，阅读43分层介质中弹性波的传播1．弹性介质的机械能2．平面波在自由表面上的反射3．平面波在介质分界面上的反射和透射4．层状介质中波的传播特征主要知识点：应变能，机械能密度，能流密度，平面波强度，波阻抗，自由表面，转换波，反射系数，偏振交换，边界连续条件，透射系数，诺特方程，佐普利兹方程，AVO分析，波导，反射透射问题的求解M1,M210讲授12作业，编程，阅读54地震面波1．面波及频散的基本概念2．瑞雷面波3．拉夫面波4．其他面波主要知识点：面波，频散，群速度，相速度，瑞雷面波，瑞雷方程，瑞雷波的速度，瑞雷波的位移，拉夫波，驻波，简正模式传播，斯通利波、管波M1,M26讲授6作业，阅读65波动方程的积分解1．波动方程的克其霍夫积分解2．泊松积分与瑞雷积分3．惠更斯－菲涅耳定理4．波动理论与射线理论的关系主要知识点：声学边值问题，格林函数，非齐次波动方程的积分解，泊松积分，瑞雷积分，惠更斯原理，惠更斯-菲涅耳定理，克其霍夫绕射公式，菲涅耳带，地震分辨率，波动理论，射线理论M1,M26讲授8作业，编程，阅读76复杂介质中的波简介1．非均匀介质中的波2．横向各向同性介质中的波3．粘弹性介质中的波4．双相介质中的波主要知识点：非均匀介质，横向各向同性介质，粘弹性介质，双相介质，波的耦合，横波分裂，非弹性吸收，各向异性系数，吸收系数、品质因子，快慢纵波。M1,M25讲授3作业，阅读87波的产生与传播上机和实验（1）空腔震源模型。（2）反射和透射系数及AVO分析。（3）反射波、透射波、折射波、绕射波的产生。（4）绕射波与反射波的关系（5）平面波与球面波的关系（6）体波、面波和导波的频散特征与传播形式M1,M26实验，上机6复习四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1课后作业6章均布置作业，做作业时间为一周15%2期中大作业期中总结报告5%3实验与编程上交程序源码金和绘制的图件5%4考勤及课堂表现考勤及课堂表现15%5理论考试考试成绩60%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1课后作业15%每次2.5分，根据作业情况得分。迟交1周内得分乘80%，迟交一周以上不得分2M1期中大作业5%满分5分，检查撰写的独立性和内容的丰富程度。3M1实验与编程5%编程2分，实验3分4M2考勤及课堂表现15%综合评价。5M2理论考试60%本课为理论课，结课考试为主要手段，涵盖基本概念、基本理论、物理含义、初步应用的综合考察评分等级说明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B