탄성층과 반반구 경계에서의 슬립파

초록

탄성층이 반반구 위를 항반면으로 미끄러질 때 슬립파가 존재함을 보였다
슬립파는 응력 교란 없이 전단 변위만을 전달하며 사랑파보다 위상이 낮다

상세 분석

본 논문은 항반면 전단 변위가 존재하는 두 이방성 탄성체 사이에 새로운 계면파인 슬립파가 나타난다는 점을 이론적으로 증명한다
먼저 층의 두께와 전단 파속을 정의하고 층과 반반구 각각에 대한 2차원 파동 방정식을 유도한다
계면에서의 전단 변위와 전단 응력의 작은 섭동을 푸리에 변환으로 표현하고 두 섭동 사이의 전이 함수를 도출한다
전이 함수의 영점은 전단 응력 교란 없이 변위만이 전파되는 슬립파에 해당하고 극점은 전단 응력만을 전달하는 사랑파에 해당한다
슬립파의 존재 조건은 전단 파속이 계면 파속보다 크거나 같은 경우이며 재료 조합에 제한이 없다는 점이 핵심이다
또한 슬립파의 위상 속도는 파수에 따라 변하는 분산 특성을 가지지만 반반구의 물성에는 전혀 의존하지 않는다
같은 모드 번호에 대해 슬립파의 위상 속도가 사랑파보다 항상 낮으며 이는 레이리 퀴시언트를 이용한 변분 분석으로도 확인된다
슬립파와 사랑파는 파수에 따라 교차하는 구간이 존재하여 서로의 위상 속도가 교차하는 현상이 나타난다
이러한 결과는 기존의 인-평면 슬립파(일반 레이리파)와 스톤리 파와의 비교에서도 유사한 패턴을 보이며, 항반면 상황에서도 동일한 물리적 메커니즘이 작용함을 시사한다
마지막으로 전단 마찰 법칙을 쿠롱 마찰로 가정했지만, 슬립파 해는 마찰계수나 정상 슬라이드 속도와 무관하게 존재함을 강조한다