求解多层弹性半空间轴对称问题的精确刚度矩阵法

本文首先从弹性力学的基本方程出发,利用Hankel积分变换等数学手段,推导出了单层弹性半空间轴对称问题的刚度矩阵,然后按传统的有限元方法组成总体刚度矩阵.通过求解由总体刚度矩阵所构成的代数方程和Hankel积分逆变换就可解出静荷载作用下多层弹性半空间轴对称问题的精确解.由于刚度矩阵的元素中不含有正指数项,计算时不会出现溢出的现象,从而克服了传递矩阵法的缺点.由于在推导过程中摒弃了应力函数的选择,使得问题的求解更加理论化和合理化,同时也为进一步研究这类问题如温度场,动力学等方向奠定了理论基础.最后,文中还给出了计算实例来证明推导结果的准确性.     

多层弹性半空间问题解的精确刚度矩阵法

利用二维Fourier积分变换和刚度矩阵法,得到了直角坐标系下多层弹性半空间问题的精确解.在推导的过程中,直接从空间弹性力学的基本方程出发,利用积分变换等数学手段,首先推导出了单层空间弹性问题的刚度矩阵,然后按有限元法组成总体刚度矩阵.通过求解由总体刚度矩阵所构成的代数方程和积分逆变换,就可解出在任意静荷载作用下多层弹性半空间问题的精确解.由于刚度矩阵中不含有正指数项,计算时不会出现溢出现象,从而克服了传递矩阵法的缺点.由于在推导过程中摒弃了应力函数的选择,使得问题的求解更加合理化.最后还给出了计算实例来证明推导结果的准确性.     

三维粘弹性层状半空间埋置集中荷载动力格林函数求解—修正刚度矩阵法

针对三维粘弹性层状半空间埋置集中荷载作用下动力响应计算,在柱面坐标下,结合径向Hankel和周向Fourier变换,提出了一种新的求解方法修正刚度矩阵法.方法首先固定荷载所在层的上下界面,在空间波数域内,由波动方程的特解和齐解叠加得到“固端”反力.进而放松两“固端约束”,利用直接刚度法容易求得各层面位移.荷载作用层内反应另需叠加上该“固定层”内解,其中特解部分积分由全空间解析解代替,由此解决了当接收点和源点作用水平面接近时异常积分收敛问题.算例分析表明,对于低频(可退化为静力状态)和高频问题,论文方法均具有很高的计算效率和精度.     

竖向荷载作用下半透水边界固结问题解

本文基于Biot固结理论,采用积分变换的方法,获得了竖向点荷载、环形荷载作用下半透水边界固结问题基本解,并求得圆形分布荷载作用下的固结解,计算分析了圆形分布荷载作用下的竖向位移、总应力和孔压的时间效应.     

用积分变换及边界积分方法求解多层地基的静力问题

本文利用积分变换及矩阵递推方法得到了任意n层弹性体平面应变及轴对称问题的Mindlin解。再把此解作为基本解,利用Somigliana关系式,得到计算多层弹性体内部任意点位移的简便方法。利用此法很容易编制程序,且具有较高的计算精度与速度。     

多层地基上轴对称受荷刚性圆板问题

利用刚性圆板表面各点位移相等,并结合刚性圆板与地基表面的位移相容条件与光滑接触条件,经由Hankel变换,推导出了刚性圆板与分层地基表面接触应力的对偶积分方程;求解该对偶积分方程,再由多层地基应力与位移的传递矩阵解,并经Hankel逆变换,得到了多层地基上轴对称受荷刚性圆板问题的解.编制了计算程序,并进行了数值分析与计算.计算结果表明:对均匀地基而言,实际工程的计算分析可只考虑4倍刚性圆板直径以内深度范围内的应力与位移;而地基的分层性对地基的位移和应力有着较大的影响,简单地将均匀地基的结论推广到分层和非均匀地基是不恰当的.     

扭矩作用下黏弹性和正交异性半空间问题的解

采用Ｈａｎｋｅｌ变换分析半空间受扭矩作用时的响应。在获得应力和位移通式的基础上,讨论了集中扭矩作用下轴弹性和正交异性半空间问题,给出了位移和应力的解析表达．     

多孔饱和半空间上刚体垂直振动的轴对称混合边值问题

研究圆柱形刚体在多孔饱和半空间上的垂直振动．首先应用Ｈａｎｋｅｌ变换求解多孔饱和固体的动力基本方程———Ｂｉｏｔ波动方程．然后按混合边值条件建立多孔饱和半空间上刚体垂直振动的对偶积分方程,用Ａｂｅｌ变换化对偶积分方程为第二类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程．文末给出了多孔饱和半空间表面动力柔度系数的计算曲线．     

无泥型软弱层带在动荷载作用下的阻尼特征

通过对三组含不同粒度成分的无泥型软弱层带室内土动三轴试验, 表明阻尼比有随动应变增加而增大的趋势, 但粒度成分和含水状态又对阻尼比产生不同的影响。分析显示, 以粗碎屑为特征的无泥型软弱层带对地震动荷载的反应程度可初步认为应属于不明显的土, 即其动力学性质变化 (衰减幅度)较松散～中等密实的饱和砂土要小。     

求解饱和半空间上弹性圆板固结沉降的积分方程

本文采用解析方法分析了弹性圆板在饮和半空间上的固结沉降。考虑弹性圆板与饮和半空间的接触面上无摩擦力,且饱和半空间表面为全部透水的。运用Ｂｉｏｔ固结理论和积分方程技术,在Ｌａｐｌａｃｅ变换域上建立了弹性圆板固结沉降的对偶积分方程,并化此对偶积分方程为第二类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程。通过对其核函数的有效数值发得到第二类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程的解,再利用Ｌａｐａｃｅ反演技术获得弹性板在时间域中的固结沉     

A dynamic analysis of elastic circular plate on saturated poroelastic half space

In this paper the low frequency vibrations of an elastic circular plate on a saturated poroelastic half space are studied by the analytical method. First the governing equations of the dynamic problem for a saturated poroelastic medium are solved by means of Hankel transform. Then the dual integral equations of vertical forced vibration of an elastic plate on saturated poroelastic half space are established according to the mixed boundary-valued condition. By applying Abel transform the dual integral equations are reduced to a Fredholm integral equation of the second kind. Numerical examples are given at the end of the paper.     

Thermoelastic problems in the half space—An application of the general solution in elasticity

In this paper, some thermoelastic problems in the half space are studied by using the general solutions of the elastic equations. The method presented here is extremely effective for the axisymmetric problems of the half space as well as the half plane problems.     

Investigation of the dynamic behavior of two collinear anti-plane shear cracks in a piezoelectric layer bonded to two half spaces by a new method

The dynamic behavior of two collinear anti-plane shear cracks in a piezoelectric layer bonded to two half spaces subjected to the harmonic waves is investigated by a new method. The cracks are parallel to the interfaces in the mid-plane of the piezoelectric layer. By using the Fourier transform, the problem can be solved with two pairs of triple integral equations. These equations are solved by using Schmidt’s method. This process is quite different from that adopted previously. Numerical examples are provided to show the effect of the geometry of cracks, the frequency of the incident wave, the thickness of the piezoelectric layer and the constants of the materials upon the dynamic stress intensity factor of cracks.