各向异性对半圆形河谷散射影响的数值分析

半圆形河谷场地可构造为包含河谷的广义子结构和具有规则边界的开挖场地两部分，基于土-结构相互作用SSI原理，建立子结构控制方程。利用比例边界有限元SBFEM求解开挖场地动刚度，解析求解各向异性介质自由场qP波波动，将两者代入控制方程，可求得广义结构的动力响应。与文献中各向同性半空间中半圆形河谷在P波入射下的位移结果对比，验证了方法的精度和有效性。进一步分析了椭圆各向异性和非椭圆各向异性对半圆形河谷在qP波入射下位移分布的影响。数值算例显示，介质的各向异性改变了半圆形河谷散射位移的空间分布，增大了水平向位移的峰值；同时，介质的各向异性加剧了入射角对散射波场位移分布的影响。     

各向异性体内含任意孔洞对反平面波散射的边界元方法

本文借助于广义格林公式导出了用位移表示的各向异性介质中SH波入射时的边界积分方程.根据本文作者在文献[8]给出的基本解,求解了各向异性介质中孔洞对SH波的散射问题.边界积分方程的离散基于常数元模式.文中给出了一个圆柱、一个椭圆柱和两个椭圆柱形式的孔洞周围的位移场和应力场的数值结果.最后,对入射波频率较高时的情形作了说明.     

覆水饱和双相介质圆弧场地P波激励下散射问题的理论解

采用波函数展开法对平面P波入射复杂水域地形的空间变异性地震动场进行研究,该水域地形具有覆水层、饱和双相介质、场地非平坦以及第二类分层(场地跨越分层界面)等属性.首先,依据地震波反射和透射特性推导直角坐标系下的自由波场分布;然后,根据场地属性并引入大圆弧法分析极坐标系下的含有待定系数的散射波场;进而,结合土-水分界面和饱和土层分界面边界条件,求解散射波场中的待定系数;最后,通过自由波场和散射波场得到覆水饱和双相介质圆弧场地波函数理论解.基于理论解,通过算例验证了理论推导的合理性及可靠性,分析了地表位移在不同入射条件下的差异性.结果 表明,相对于均匀介质,饱和双相介质会显著影响地表位移分布.此外,入射波频率和角度对地震地面运动特性也有较大的影响.     

各向异性介质的弹性波散射问题的边界元方法

本文引用加权残数法建立了各向异性介质内含任意形式异质夹杂时的散射问题的边界积分方程式,导出了相应的辐射条件,计算了内含圆柱体,椭圆柱体、界面裂纹情形下对SH 波的散射位移场、应力场以及散射横截面.数值结果表明本方法用于解答各向异性介质的弹性波散射问题具有良好的精度和应用前景.     

双相介质半空间内椭圆夹杂对透射SH波的散射

为探究双相介质弹性半空间内椭圆弹性夹杂对透射SH波的散射问题,主要采用Green函数法、复变函数法、保角映射法和极坐标移动技术。首先,引入复变量并在复平面上运用保角映射的方法将椭圆边界映射为单位圆边界;然后,将双相介质沿垂直边界剖开分成两个四分之一空间,在剖分面上作用附加力系使SH波在垂直边界上满足位移和应力连续的条件,并构造四分之一空间内点源荷载作用下的Green函数位移场;进而,利用"契合"的思想在垂直边界上建立定解积分方程组,并利用SH波衰减的性质进行有限项截断来求解未知附加力系。最后,通过具体算例得出在不同参数情况下椭圆夹杂周边动应力集中因子分布情况。结果得知,SH波的入射角度和频率以及介质的性质对夹杂周边动应力集中分布有一定影响。     

SH波对浅埋裂纹的半圆形凹陷地形的散射

采用Green函数方法，研究浅埋裂纹和含有圆形凹陷的弹性半空间对入射SH波的散射。首先取含有半圆形凹陷的弹性半空间，任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时的位移函数基本解作为Green函数；然后求解含半圆形凹陷的弹性半空间对SH波的散射问题；最后在裂纹实际存在位置利用Green函数实施裂纹的人工切割以恢复存在的裂纹，给出浅埋裂纹的半圆形凹陷弹性空间内的位移函数，进而求解裂纹存在对地表位移的影响。     

各向异性介质中SH波与多个半圆形凹陷地形的相互作用

本文利用多极坐标和复变函数方法研究各向异性介质中SH波与多个半圆形凹陷地形的相互作用,各向异性可用来模拟地质条件。本文给出了各向异性介质中多个半圆形凹陷地形的散射波的表达式。并利用移动坐标的方法,来满足给定的多个半圆形凹名地形上的边界条件,将待解的问题归结为对一组无穷代数方程组的求解问题。本文最后给出了两个尺寸相同的半圆形凹陷地形的相互作用问题的解答和数值结果。     

流体饱和弹性半空间裂隙对平面P_I波的衍射

采用间接边界元法,求解了饱和半空间裂隙对平面PI波的二维衍射问题。基于单层位势理论,将边界离散并直接在边界单元上施加虚拟荷载(水平作用力、竖向作用力和流量源的叠加)以构造散射波场,并由边界条件确定虚拟荷载密度,总波场由自由波场和散射波场共同组成。通过参数分析研究了入射波频率、入射倾角、埋深、孔隙率、边界渗透条件等因素对饱和半空间中裂隙对平面PI波衍射的影响规律。结果表明:裂隙随埋深增大,地表位移谱振荡加剧,峰值有所降低;随着入射频率增加,孔隙率影响逐渐增大;垂直入射时,水平位移的放大区域主要分布在裂隙两端,斜入射时,主要集中在裂隙正上方地表附近;透水和不透水两种情况下的地表位移幅值和相位差别较小,但干土情况与饱和情况下的位移幅值相差较大。     

周期界面裂纹的弹性波散射问题研究

本文研究了分布于两个关元限空间的周期界面对垂直入射Ｐ波及ＳＨ波的散射问题，文中利用有限Ｆｏｕｒｉｅｒ变换将一个周期带内散射场的边值问题转化为求解一个带周期核的奇异积分方程，并对ＳＨ波入射的情形进行了详细的分析，求解了相应的异积分方程，最后给出裂纹尖端的应力强度因子的计算公式及远离裂纹时散射位移场的渐进形式，并对散场的动态特性进行了数值分析。     

各向异性介质中SH波引起圆孔周围的能量散射

本文利用复变函数方法求解无限的各向异性介质中入射SH波对圆孔的散射问题.并指出能量的散射与入射波波长和圆孔半径有关.最后给出了圆孔周围能量散射的数值结果.     

直角平面角点衬砌对稳态平面SH波的散射

利用波函数展开法求解了二维直角平面角点处圆弧形衬砌对稳态入射平面SH波的散射问题,得到问题的解析解．方法是首先构造出衬砌介质内外的总波场,它们能够预先满足直角平面两直角边界应力自由条件；再利用衬砌边界处的应力和位移连续条件写出确定散射波解中未知系数的方程组并求解．通过算例具体讨论了衬砌内边界处的环向应力集中系数和位移幅度比随无量纲波数、入射角的变化情况,结果表明它们存在不同程度的放大现象．     

二维直角平面内固定圆形夹杂对稳态入射反平面剪切波的散射

利用复变函数法、多极坐标及傅立叶级数展开技术求解了二维直角平面内固定圆形夹杂对稳态入射反平面剪切（shearing horizontal, SH）波的散射问题。首先构造出介质内不存在夹杂时的入射波场和反射波场,然后建立介质内存在夹杂时由夹杂边界产生的能够自动满足直角边应力自由条件的散射波解，从而利用叠加原理写出介质内的总波场。利用夹杂边界处位移条件和傅立叶级数展开方法列出求解散射波中未知系数的无穷代数方程组，在满足计算精度的前提下通过有限项截断，得到相应有限代数方程组的解，最后通过算例具体讨论了二维直角平面水平边界点的位移幅度比和相位随量纲一波数、入射波入射角及夹杂位置的不同而变化的情况，结果表明了算法的有效实用性。     

地震纵波作用下弧形沉积渠道的动态响应

借助Biot多孔介质波动理论,采用多极坐标和复变函数方法,对弧形沉积渠道在入射地震纵波作用下的动态响应问题进行了研究.首先利用复变函数求解半空间多孔介质和弧形沉积渠道中满足Helmholtz方程的复势函数在极坐标下的通解;然后在复平面极坐标下把半空间多孔介质和弧形沉积渠道中的应力、位移和孔压用各自的势函数通解表示出来,并构建两个半径不等的大圆弧分别表示半空间直边界和沉积渠道结构直边界,随后利用两个大圆弧边界条件、半空间多孔介质和沉积渠道结构的交界面的连续条件及透水条件列出一组方程组,并对其联立求解得出未知系数值,从而求出两种介质中的势函数的特解;最后用所求的势函数特解求解并讨论了半空间多孔介质与沉积渠道交界处动应力集中系数和孔压集中系数在不同的参数条件下的分布及规律.     

计算无限弹性空间中共面Ⅲ型裂纹动应力强度因子的一种新方法

本文应用一种含有黎曼意义下不可积核的新的边界积分方程——位移积分方程,研究无限弹性空间内共面裂纹在瞬态SH波入射下动应力强度因子的计算。本文采用线性样条插值全离散伽辽金法数值求解此积分方程。通过对简单问题的计算,我们发现:应用位移积分方程求解本问题具有提高解的稳定性和节省机时的优点。本方法可看作冯康、余德浩提出的正则积分方程法从静断裂域到动断裂领域的推广。     

弹性半空间中含粘性滑移界面圆形衬砌洞室对平面SH波的散射

为揭示粘性滑移界面对衬砌洞室地震响应规律的影响,采用一种高精度的间接边界积分方程法,基于粘性滑移界面模型,求解了弹性半空间中浅埋圆形衬砌洞室对入射平面SH波的散射。结果表明:中低频波入射时,随着界面滑移刚度系数的增加,衬砌洞室上方地表位移幅值减小,而界面粘性系数对地表位移反应不明显;衬砌内壁应力幅值随界面滑移刚度系数的增加而增大。高频波入射下,较小的界面粘性系数对地表位移放大效应更为显著;当界面滑移刚度系数较小时,部分频段由于体系共振效应会造成显著的应力集中;高频特别是共振频率段,粘性系数对应力幅值有明显的降幅效应。研究结论可为实际地下工程结构的抗震设计提供部分理论依据。     

SH波对双相介质界面附近圆形孔洞的散射

建立了求解平面SH波对双相介质界面附近圆形孔洞散射与动应力集中的一种分析方法．利用复变函数与多极坐标的方法构造了一个Green函数，它是在含有圆形孔洞的弹性半空间的水平面上任一点上作用时间谐和的出平面线源荷载的位移解．利用“契合”模型，并根据界面上位移连续性条件，建立了求解SH波对双相介质界面附近圆形孔洞散射的具有弱奇异性的第一类Fredholm型积分方程．给出了圆孔周边上动应力集中系数的表达式．作为算例，分析了在界面一侧或界面两侧附近具有圆形孔洞时SH波的散射，并讨论了入射波波数、不同的材料组合以及孔心至界面的距离对动应力集中的影响．     

各向异性介质中SH波引起的圆孔附近的动应力集中

本文利用复变函数方法求解无限的各向异性介质中入射的SH波对圆形孔洞的散射问题,指出动应力集中系数与入射波波数K_σ和圆孔半径r有关,最后给出了圆孔附近动应力集中系数的数值结果。     

SH波对浅埋圆形弹性夹杂附近任意三角形凸起地形的散射

利用"契合"的思想,给出了地下弹性夹杂与地面任意三角形凸起地形对SH波散射问题的解析解答。将整个求解区域分割成三部分,区域Ⅰ为带有半圆形弧底的三角形凸起,区域Ⅱ为含半圆形凹陷和浅埋孔洞的弹性半空间,区域Ⅲ为一圆柱形弹性体。在区域Ⅰ中构造满足三角形两斜边应力自由的驻波函数,在区域Ⅱ中构造出半圆形凹陷和浅埋孔洞的散射波,在区域Ⅲ内构造一驻波函数,使得圆柱边界应力不受约束;利用复平面下坐标移动,通过区域Ⅰ和区域Ⅱ以及区域Ⅱ和区域Ⅲ的两个"公共边界"位移应力连续条件,建立起求解该问题的无穷代数方程组,并截断有限项进行求解,最后通过具体算例及结果分析得出相应结论。     

基于积分方程方法的弹性波多重散射计算

运用积分方程方法计算了含多个随机分布椭圆柱型孔洞的随机非均匀介质中相干波的速度和衰减系数,分析了这种介质的频散特性。首先,建立了散射位移场满足的积分方程,推导了单个椭圆柱孔洞的散射截面计算公式。接着分析了在含多个随机分布椭圆柱型孔洞的随机非均匀介质中弹性波的多重散射,给出在统计平均意义下的相干波的波速和衰减系数计算公式。然后用Matlab进行了编程,给出了一个数值算例,并将计算结果与波函数展开法进行了比较,分析了随机空隙介质的频散特征及其孔洞椭圆偏心率和材料空隙率的影响。     

含孔von Karman板中非线性波散射与边值问题

基于ｖｏｎ Ｋａｒｍａｎ板大挠度弯曲理论,利用小参数摄动法,分析研究了含孔ｖｏｎＫａｒｍａｎ板的非线性波散射与动应力集中问题,其中一类可看成是薄板弯曲波动问题的控制方程。当有单频波入射时,由于弯曲应力与膜应力状态的非线性耦合,孔洞会产生高次谐波散射现象。建立了求解本问题的边界积分方程法,利用积分方程法交替求求这两类问题,最终可获得问题的近似分析解。