SH波对等腰三角形与半圆形凹陷相连地形的散射

通过复变函数及多极坐标的方法研究了在SH波作用下,三角形凸起与半圆形凹陷组合而成的复杂地形的散射问题．在问题求解时,将所研究的地形分割为两个区域,并在各个区域内分别构造满足边界条件的波函数,最后利用位移和应力连续的边界条件在公共边界上契合,从而将问题转化为求解一组无穷代数方程组的系数问题,并采用Fourier变换截断有限项,再对其求解．最后通过具体的数值结果算例来讨论此复杂地形对SH波的散射问题,并给出了算例的位移解析解答．     

SH波对多个凸起与凹陷相连地形的散射问题研究

以双等腰三角形凸起与半圆形凹陷相连地形为例,研究了SH波对复杂地形的散射问题．利用分区求解的方法,把求解模型分割成3个区域,利用复变函数和多极坐标的方法分别构造各个区域内满足边界条件的波函数,根据公共边界上的位移和应力连续条件建立方程组,求解方程组得到各未知系数．最后给出复杂地形的地表位移,并分析了波数、入射角等不同因素对复杂地形造成的散射影响．     

相邻多个浅圆弧凹陷地形对平面SH波散射的级数解

本文采用解析法研究相邻多个线圆弧凹陷地形对平面SH波散射问题。文中由分离变量法把相邻多个圆弧凹陷对平面SH波的多重散射表示为各局部坐标中的级数之和,再利用Graf加法公式的内域和外域表达式进一步表示某个局部坐标中的双重无穷级数形式。问题最后可归结为求解一组无穷型的线性代数方程。文末给出了相邻两个等直径浅圆弧凹陷地形的多种深宽比对地面运动的影响的计算结果,并讨论了浅圆凹陷地形对波的屏蔽及它们之间的相互作用。     

任意形状凸起地形对平面SH波的散射

将具有任意形状的凸起地形对称态SH波散射问题转换为契合问题加以研究,利用求解弹性波动问题的复变函数与保角映射方法,在包括任意形状凸起边界在内的一个区域中,构造一个在凸起边界上应力自由,其他部分位移和应力均为任意的驻波解,然后再将这个驻波解与其余下的区域中的散射波解在两个区域结合面上完成契合过程,由此决定出这两个区域中的驻波和散射波解答,最后对圆弧形和半椭圆形凸起进行了数值计算,并将计算结果与有限元法的数值解进行了比较。     

高山-峡谷复合地形对入射平面P-SV波的散射

高山峡谷地形作为一种常见的复合场地,其对地震波散射相干效应十分复杂,然而,目前相关的研究成果还十分有限.为此,提出了一种用于求解平面内多域弹性波散射的多域间接边界元法,研究了高山峡谷地形对平面P-SV波的散射问题.该方法充分利用全空间Green函数与半空间Green函数在构造独立闭合域和半空间开口域中散射波场方面的优势,结合辅助函数法给出了高山峡谷场地的地震波场解答,在保证计算精度的同时显著提高了求解效率.该文通过与已有结果的比较验证了方法的正确性,并以半空间中Gauss型高山峡谷为例,分别在频域和时域内进行了数值计算分析.研究表明:高山峡谷地形附近地表位移幅值的分布非常复杂,山体与峡谷之间存在显著的动力相互作用,频域响应依赖于入射波的频率和角度;地震波垂直入射时,山体的存在对峡谷地震动有一定的抑制作用,显著改变了峡谷内部的加速度峰值及反应谱特性;高山峡谷地形两侧山体高宽比的改变将引起地震效应的改变,基岩的存在也将显著放大地形的地震效应.     

各向异性介质中有衬砌的非圆形结构与SH波的相互作用

本文利用复变函数方法求解各向异性介质中有衬砌的非圆形结构与ＳＨ波的相互作用问题．各向异性介质可以用来模拟结构周围的地质条件．利用作者在文献［５，７］中的方法决定介质和衬砌结构中的散射波，结合Ｓａｖｉｎ在文献［６］中求解有衬砌结构所采用的对结构轮廓线进行近似处理的方法，并利用结构与介质的连续性条件与衬砌内边界上的边界条件，对问题进行求解．作为算例．本文讨论了在同一种各向异性介质中，两种不同材料组成的正方形有衬砌的结构与ＳＨ波的相互作用问题．给出了数值分析结果．     

球壳中球形夹杂对SH波的三维散射与动应力集中

研究了一般情况下球壳中球形夹杂(包括孔洞)引起的SH波三维散射与动应力集中现象.根据球壳与夹杂的几何特点,分别以球壳和夹杂中心建立球坐标,用于描述球壳中的入射波、散射波和夹杂中的驻波势函数,并采用球波函数的加法公式,实现了不同坐标下球波函数的变换,推导出位移、应力分量的解析解.结合球壳的边界条件和夹杂界面的连续条件,求解了不同材料属性夹杂,以及空洞情况下弹性波的散射和动应力集中因子分布情况,并分析了频率以及夹杂中心位置对动应力集中因子的影响.文中的研究为球壳结构的力学性能分析以及无损检测提供了理论支持.     

各向异性介质中带衬砌的圆形结构与SH波相互作用

本文利用复变函数方法求解各向异性介质中带衬砌的圆形结构与ＳＨ波的相互作用问题。各向异性介质可以用来模拟地质条件。利用文献［５］中的方法则可决定介质中的散射波，再利用圆形结构上给出的边界条件，则可对问题进行求解，作为算例，本文给出了在一种各向异性介质中，二种不同材料组成的圆形带衬砌的结构与ＳＨ波相互作用问题的数值分析结果，并予以讨论。     

椭圆孔边裂纹对SH波的散射及其动应力强度因子

采用复变函数和Green函数方法求解具有任意有限长度的椭圆孔边上的径向裂纹对SH波的散射和裂纹尖端处的动应力强度因子．取含有半椭圆缺口的弹性半空间水平表面上任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时的位移解作为Green函数,采用裂纹“切割”方法,并根据连续条件建立起问题的定解积分方程,得到动应力强度因子的封闭解答．讨论了孔洞的存在对动应力强度因子的影响．     

SH波对一维六方准晶中快速传播裂纹的散射

利用积分变换技术,结合Copson方法,研究了SH波对一维六方准晶中快速传播裂纹的散射问题.通过对偶积分方程求解,得到声子场和相位子场应力、位移的解析表达式,同时给出了裂纹尖端标准动应力强度因子的定义.数值算例表明随着裂纹传播速度、裂纹长度、入射角、入射波频率增大,裂纹尖端标准动应力强度因子也在增大.当裂纹长度的增大到一定值时,裂纹的传播速度对标准动应力强度因子影响逐渐减小.研究结果在工程材料应用中有一定的参考价值.     

地下结构物在爆炸冲击波作用下的动力分析

提出了一种求解任意形地下结构物在爆炸冲击波作用下的动应力集中问题的半解析方法．爆炸冲击波以平面SH波的形式入射,并用Fourier变换方法将其转换到频域,不同形状地下结构物的导纳函数由复变函数和保角映射的方法求得．利用Fourier逆变换,进一步合成得到时域中的地下结构的动力响应,最后,对正方形、三角形及马蹄形孔洞附近的动应力集中系数作了数值计算,并给出了具体结果．     

Oblique wave scattering by an impermeable ocean-bed of variable depth in a two-layer fluid with ice-cover

Within the framework of linearized theory, obliquely incident water wave scattering by an uneven ocean-bed in the form of a small bottom undulation in a two-layer fluid, where the upper layer has a thin ice-cover while the lower one has the undulation, is investigated here. In such a two-layer fluid, there exist two modes of time-harmonic waves—the one with lower wave number propagating just below the ice-cover and the one with higher wave number along the interface. An incident wave of a particular mode gets reflected and transmitted by the bottom undulations into waves of both the modes. Assuming irrotational motion, a perturbation technique is employed to solve the first-order corrections to the velocity potentials in the two-layer fluid by using Fourier transform appropriately and also to calculate the reflection and transmission coefficients in terms of integrals involving the shape function representing the bottom undulation. For a sinusoidal bottom topography, these coefficients are depicted graphically against the wave number. It is observed that when the oblique wave is incident on the ice-cover surface, we always find energy transfer to the interface, but for interfacial oblique incident waves, there are parameter ranges for which no energy transfer to the ice-cover surface is possible.     

Uniqueness Theorems for the Inverse Problem of Acoustic Scattering

Uniqueness theorems are obtained for the problem of determiningthe shape of a sound-soft or sound-hard obstacle from a knowledgeof (1) the far-field pattern at a fixed value of the wave numberand a finite number of distinct incident fields, or (2) thetotal scattering cross section for an interval of wave numbersand the incident field propagating in an arbitrary direction.     

Scattering of elastic waves by nonaxisymmetric three-dimensional dipping layer

Using a boundary method, we investigated the scattering of elastic plane harmonic SH, SV, P, and Rayleigh waves by three-dimensional nonaxisymmetric dipping layers embedded in an elastic half-space. The valley was subjected to incident Rayleigh wave and oblique incident SH, SV, and P waves. The method utilized spherical wave functions to express the unknown scattered field. These functions satisfy the equation of motion and radiation conditions at infinity but they do not satisfy the stress-free boundary conditions at the surface of the half-space. The boundary and continuity conditions are imposed locally in the least-square-sense at several points on the layer interface and on the surface of the half-space. A comparative study was done to examine the validity and limitations of the two-dimensional approximations (antiplane and plane strain models) of three-dimensional models. It is demonstrated that the two-dimensional approximations may be inadequate to represent actual displacement field for three-dimensional irregularities.     

只含两个独立变量的扁壳大挠度问题修正的海林格—赖斯内变分泛函

本文首先用海林格-赖斯内变分原理建立任意形状扁壳大挠度问题的泛函，然后用修正的变分原理导出适合于有限单元法的变分泛函表达式．泛函中只包含应力函数F和挠度W两个独立交量．其中也导出了在边界上用上述两个变量表示的中面位移的表达式．推导中考虑了边界的曲率，所以适用于任意形状的边界．