多孔饱和半空间上弹性圆板的动力分析

用解析方法研究多孔饱和半空间上弹性圆板的低垂直振动，首先用Ｈａｎｋｅｌ变换求解多孔饱和介质动力问题控制方程，然后按混合边值条件建立多孔饱和半空间上弹性板的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，并给出了数值算例。     

具有混合边界透水条件的多孔饱和半空间上刚性圆板的垂直振动

用积分变换和积分方程研究多孔饱和半空间上刚性圆板的垂直振动问题。首先应用逐次解耦方法求解多孔饱和固体的动力基本方程－Ｂｉｏｔ波动方程。然后考虑混合边界透水条件（半空间表面与圆板的接触面是不透水的,而其余表面是透水的）,建立子多孔饱和半空间上刚性圆板垂直振动的对偶积分方程,并化对偶积分方程为第二类Ｆｒｄｄｈｏｌｍ积分方程。     

多孔饱和半空间上弹性圆板垂直振动的积分方程

应用新的方法求解多孔饱和固体的动力基本方程－Ｂｉｏｔ波动方程,首先把Ｂｉｏｔ波动方程化为仅有土骨架位移和孔隙水压力的偏微分方程组,并且逐次解耦方法（不引入位移势函数）求解此偏微分方程组,然后按混合边值条件建立多孔饱和半空间上弹性圆板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。文中考虑两种孔隙流体的表面边界条件：（ａ）半空间表面（包括圆板与半空间的接触面）是     

下卧刚性基岩的饱和地基上基础的动力分析

采用积分变换与积分方程研究了单层饱和地基上刚性基础的竖向振动问题，首先从饱和土的动力控制方程出发，考虑混合边值条件，获得了一组描述基础振动的对偶积分方程，进而给出了单层饱和地基表面的动力柔度系数。该文的工作可视为对饱和半空间地基上基础振动解答的推广。     

上覆单相弹性层的饱和地基上弹性圆板轴对称竖向振动分析

基于弹性层和饱和土半空间轴对称弹性波动方程，运用Hankel积分变换方法，得到它们在变换空间内的解．进而由层间完全接触条件及圆板底面的混合边值条件，构造一组描述上覆单相弹性层的饱和地基上弹性圆板轴对称竖向振动的对偶积分方程．将该对偶积分方程化为易于数值计算的第二类Fredholm积分方程，求得地基表面动力柔度系数随无量纲频率的变化曲线及弹性圆板的相对位移幅值．     

粘弹性半空间上刚体的垂直振动

根据弹性力学混合边值条件，建立了粘弹性半空间上刚体垂直振动的对偶积分方程，并用正交多项式化积分方程为线性代数方程组，并提出可以用围线积分和解析开拓原理把方程组系数的无穷积分化为有穷积分。计算结果与实测资料进行了比较，说明本方法是正确的。     

饱和地基上弹性圆板的动力响应

研究弹性圆板在饱和地基上的垂直振动特性,即首先应用Hankel变换方法求解饱和土波动方程,然后按混合边值条件建立饱和地基上圆板垂直振动的对偶积分方程,用一种简便的方法,对偶积分方程可化为易于数值计算的第二类Fredholm积分方程。文末的数值分析得出了板振动的一些规律性,由此表明当板的挠曲刚度D趋于无穷大且不计板的质量时,其结果和无质量刚性圆盘在饱和地基上的振动特性完全一致。     

高速荷载下多孔饱和地基的动力响应

研究高速荷载作用下梁与多孔饱和半空间的动力响应。由Fourier变换求解多孔饱和固体的动力基本方程，根据梁与半空间的接触条件得出多孔饱和半空间上梁的垂直位移的表达式。文中的数值算例考虑了荷载移动速度对梁的动力位移的影响，并与相应的弹性半空间问题作了对比。从算例中可以发现荷载移动速度对动力位移有很大的影响，当移动速度与半空间的表面波速相近时，地面会当产生很大的振动，同时还发现当速度大于介质的剪切波速时，多孔饱和半空间上梁的动力响应与弹性半空间上梁的动力响应有很大的差别。     

上覆单相弹性层的饱和地基上刚性圆板的扭转振动分析

采用解析的方法研究了上覆单相弹层的饱和地基上刚性圆板的扭转振动。首先运用积分变换技术分别求解了单相弹性介质和饱和介质情况时的控制方程，然后按混合边值条件建立了上覆单相弹性层的饱和地基上刚性圆板扭转振动的对偶积分方程，并把对偶积分方程化为易于数值求解的第二类Fredholm积分方程，并给出了数值算例。     

横观各向同性饱和地基上中厚圆板的非轴对称振动

研究横观各向同性饱和土地基上中厚弹性圆板的非轴对称振动问题。基于横观各向同性饱和介质Biot波动方程的一般解,按混合边值问题建立了饱和地基与弹性中厚圆板非轴对称动力相互作用的对偶积分方程,并将对偶积分方程转化为易于计算的第二类Fredholm积分方程;采用数值方法求解该积分方程。数值算例结果表明,当h/a>0.05时,饱和半空间体上中厚度圆板在不同频率下的振动特性与相应频率下的刚性板的振动特性基本相同,当h/a<0.05时,板中心的位移将随h/a的减小而增大。     

TORSIONAL VIBRATIONS OF A RIGID CIRCULAR PLATE ON SATURATED STRATUM OVERLAYING BEDROCK

The torsional vibration of a rigid plate resting on saturated stratum overlaying bedrock has been analysed for the first time. The dynamic governing differential equations for saturated poroelastic medium are solved by employing the technology of Hankel transform. By taking into account the boundary conditions, the dual integral equations of torsional vibration of a rigid circular plate are established, which are further converted into a Fredholm integral equation of the second kind. Subsequently, the dynamic compliance coefficients of the foundation on saturated stratum, the contact shear stress under the foundation and the angular amplitude of the foundation are evaluated. Numerical results indicate that, when the dimensionless height is bigger than 5, saturated stratum overlaying bedrock can be treated as saturated half space approximately. When the dimensionless frequency is low, the permeability of the soil must be taken into account. Furthermore, when the vibration frequency is a constant, the height of the saturated stratum has a slight effect on the dimensionless contact shear stress under the foundation.     

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.     

上覆单相弹性层饱和地基上弹性基础的竖向振动分析

基于Biot动力控制方程,运用Fourier积分变换技术,并按照混合边值条件和连续条件建立了上覆单相弹性层饱和地基上弹性基础竖向振动的对偶积分方程.利用正交多项式将对偶积分方程化简,得到了动力柔度系数随无量纲频率b0的变化关系曲线,从而得到了上覆单相弹性层饱和地基上弹性基础的竖向振动规律.数值分析结果表明,对于弹性基础,当弹性基础的挠曲刚度较大时,发现弹性基础的竖向振动特性与刚性基础的类同,可忽略挠曲刚度对竖向振动的影响,且当无量纲频率较小的时候,动力柔度系数Cv随着无量纲频率b0的变化而发生显著的变化,但当无量纲频率b0较大的时候,动力柔度系数Cv受无量纲频率的影响较小,甚至基本上不受影响.当弹性基础的挠曲刚度较小时,随着挠曲刚度的减小,弹性基础的竖向振动将发生显著的变化,动力柔度系数Cv的实部和虚部的绝对值均变大.     

THE AXISYMMETRIC MIXED BOUNDARY-VALUE PROBLEM OF THE VERTICAL VIBRATION OF A RIGID FOUNDATIONON SATURATED LAYERED SOIL SUBGRADE

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｅｌａｓｔｉｃｈａｌｆ＿ｓｐａｃｅｔｈｅｏｒｙｏｆｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｓｏｉｌ＿ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｈａｖｅｂｅｅｎｔｈｅｓｕｂｊｅｃｔｏｆｉｎｔｅｎｓｉｖｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｈｅｃｉｖｉｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ .ＳｉｎｃｅＬｕｃｏｅｔａｌ.[1]ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆａｃｉｒｃｕｌａｒｒｉｇｉｄｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｒｅｓｔｉｎｇｏｎａｎｅｌａｓｔｉｃｈａｌｆ＿ｓ…     

层状饱和土Biot固结问题状态空间法

针对饱和多孔介质空间非轴对Biot固结问题，引入状态变量，构造了两组相比独立的状态变量方程，利用Fourier级数和Laplace-Hankel变换，将状态变量方程转换为两组一阶常微分方程组，提出了均质饱和多孔介质空间非轴对称Biot固结问题的传递矩阵，得到以状态变量和传递矩阵乘积的形式表示的均质饱和多孔介质空间非轴对称Biot固结问题的解，利用层间完全接触的条件，可得到N层饱和多孔介质空间非轴对称Biot固结问题的一般解析表达式，文中考虑几种不同的边界条件，分析了两个算例，数值结果表明该方法具有较高的计算精度和良好的计算稳定性。     

NON-AXISYMMETRIC MIXED BOUNDARY VALUE PROBLEM FOR DYNAMIC INTERACTION BETWEEN SATURATED POROUS FOUNDATION AND RECTANGULAR PLATE$^{\bf 1)}$

在同一界面的不同区域具有多种边界条件, 称之为混合边界, 这是一个熟知的力学问题. 对这类问题进行精确分析时, 必须要进行混合边值问题的求解. 而对于一般的三维非轴对称情形, 混合边值问题的求解往往存在数学困难. 本文利用Hilbert定理和双重Fourier变换, 给出了一种求解三维非轴对称混合边值问题的解析方法, 利用该方法对具有混合透水边界的饱和多孔地基上矩形板的振动弯曲进行了解析研究(板与地基接触面为不透水边界, 其余为透水边界). 首先, 基于Kirchhoff理论和Biot多孔介质理论建立矩形板与饱和多孔地基的动力控制方程, 进行耦合求解. 针对板土接触面和非接触面的混合边值问题, 采用双重Fourier变换构造出两对二维对偶积分方程, 以接触应力和接触面孔隙压力为基本未知量, 用Jacobi正交多项式将未知量展开, 再利用Schmidt法对二维对偶积分方程完成求解, 最终推导出板土系统在动力作用下的位移和应力解析式. 通过将本文计算模型退化为单一弹性地基, 与已有研究结果进行对比, 验证了本文方法的正确性和有效性. 最后, 通过数值算例, 对饱和多孔地基上矩形板的动力响应及参数影响做出分析和讨论. 此外, 本文提出的解析法具有一般性, 可广泛应用于复杂接触问题和多场耦合问题的求解.     

饱和多孔地基与矩形板动力相互作用的非轴对称混合边值问题

在同一界面的不同区域具有多种边界条件, 称之为混合边界, 这是一个熟知的力学问题. 对这类问题进行精确分析时, 必须要进行混合边值问题的求解. 而对于一般的三维非轴对称情形, 混合边值问题的求解往往存在数学困难. 本文利用Hilbert定理和双重Fourier变换, 给出了一种求解三维非轴对称混合边值问题的解析方法, 利用该方法对具有混合透水边界的饱和多孔地基上矩形板的振动弯曲进行了解析研究(板与地基接触面为不透水边界, 其余为透水边界). 首先, 基于Kirchhoff理论和Biot多孔介质理论建立矩形板与饱和多孔地基的动力控制方程, 进行耦合求解. 针对板土接触面和非接触面的混合边值问题, 采用双重Fourier变换构造出两对二维对偶积分方程, 以接触应力和接触面孔隙压力为基本未知量, 用Jacobi正交多项式将未知量展开, 再利用Schmidt法对二维对偶积分方程完成求解, 最终推导出板土系统在动力作用下的位移和应力解析式. 通过将本文计算模型退化为单一弹性地基, 与已有研究结果进行对比, 验证了本文方法的正确性和有效性. 最后, 通过数值算例, 对饱和多孔地基上矩形板的动力响应及参数影响做出分析和讨论. 此外, 本文提出的解析法具有一般性, 可广泛应用于复杂接触问题和多场耦合问题的求解.