求解成层地基空间轴对称问题的初参数法

本文利用Laplace-Hankel变换,首先从空间轴对称问题的位移法基本方程出发,直接导出单层地基的初参数解答,然后再利用矩阵递推规律,导出多层地基在两种边界条件和两种接触条件下表面沉陷的统一公式。这些公式十分简洁,而且易于应用(不必解联立方程)。更值得指出的是,本文提出的方法,还可作为求解其它成层地基问题的标准套式。     

层状地基中单桩扭转振动特性分析

采用积分变换和Muki的方法求解了层状地基中单桩的扭转振动问题.在分析过程中,首先对基本控制方程进行Hankel变换,建立了单层地基的初参数解答和刚度矩阵,得到层状地基的递推矩阵;然后利用递推矩阵、边界条件和桩-土变形协调条件建立了层状地基中单桩扭转振动问题的基本积分方程并进行数值求解.文末数值算例给出了退化的层状地基中刚性单桩的扭转变形,其结果与已有经典解答吻合良好.同时,并研究了两层地基中单桩的扭转动力响应,分析了桩-土参数对动力响应的影响,所得结论对工程实践和桩基扭转波检测有一定的指导意义.     

三参数粘弹性地基上层合板的自由和强迫振动

基于三参数粘弹性地基模型及Reddy高阶剪切变形板理论,用双重Fourier级数形式解求得粘弹性地基上四边简支对称正交及反对称斜交层合板的各模态自由振动频率的解析解,以及这两种层合板在任意横向动荷载作用下动力响应的半解析解。通过参数分析讨论了粘弹性地基参数、边厚比等因素对自振频率及动力响应的影响。结果表明,地基的剪切刚度和压缩刚度提高了板的自振频率而降低了板的振动幅值,地基的粘性作用不可忽略。     

一维流体饱和粘弹性多孔介质层的动力响应

本文研究了不可压流体饱和粘弹性多孔介质层的一维动力响应问题。基于粘弹性理论和多孔介质理论，在流相和固相微观不可压、固相骨架服从粘弹性积分型本构关系和小变形的假定下，建立了不可压流体饱和粘弹性多孔介质层一维动力响应的数学模型，利用Laplace变换，求得了原初边值问题在变换空间中的解析解，并利用Laplace逆变换的Crump数值反演方法，得到原动力响应问题的数值解。数值研究了饱和标准线性粘弹性多孔介质层的动力响应，分析了固相位移、渗流速度、孔隙压力及固相有效应力等的响应特征。结果表明，与不可压流体饱和弹性多孔介质相同，不可压流体饱和粘弹性多孔介质中亦只存在一个纵波，并且固相骨架的粘性对动力行为有显著的影响。     

用DQM求解成层地基一维非线性固结问题

由于多层地基的一维非线性固结问题求解的复杂性，其解析解很难求得。本文基于Davis和Raymond一维非线性固结理论，利用DQM(Differential Quadrature Method)导了初始有效应力沿深度变化、任意边界条件、任意荷载作用下成层地基一维非线性固结的统一表达式，求得了孔压、有效应力和平均固结度的解答。通过解的收敛性分析讨论了DQM解的有效性。由于DQM解对于固结间题各种复杂条件具有统一的矩阵表达式，更便于编程计算和工程应用。最后，用本文解答对三层地基一维非线性固结问题进行了讨论。     

弹性地基上矩形薄板问题的Hamilton正则方程及解析解

利用辛算法求出弹性地基上矩形薄板问题的解析解,将弹性地基视为双参数弹性地基,直接从弹性矩形薄板的控制方程推导出了问题的Hamilton正则方程,为求出任意边界条件下问题的理论解奠定了基础,并且通过算例验证了文中所采用方法的正确性．     

移动荷载下路面板-层状多相弹性地基的稳态响应

考虑路面板和地基的相互作用,将路面板作为三维弹性体,建立路面板-层状多相弹性地基动力响应的三维多相层状弹性半空间体模型,分析了移动荷载作用下路面板-多相弹性地基系统的动力响应.将移动单元法引入到两相饱和弹性介质的半解析方法中,构造了随荷载按照相同速度运动的移动层单元,基于移动坐标下两相饱和弹性介质的动力控制方程和边界条件,应用加权残数法建立了两相弹性介质移动层单元动力方程,该方程可退化为单相弹性介质移动层单元动力方程,基于此,建立了移动荷载下多相弹性地基与路面板系统的三维动态响应的统一的半解析方程.并以两相饱和弹性半空间地基-单相弹性地基-路面板所形成的路面结构为例,数值分析了荷载速度、饱和层渗透系数、弹性层厚度等参数对路面板位移和土体孔压响应的影响.研究结果表明移动单元法是研究移动荷载下路面结构动态响应的一种有效的方法.     

饱和多孔介质中Lamb问题的Green函数解答

利用作者根据饱和多孔介质动力学方程快、 慢纵波解耦求得的集中力作用下饱和多孔介 质Green函数解答, 通过柱坐标变换, 运用Sommerfeld积分, 再根据自由表面应力为零的特 征, 添加自由表面影响场, 从而求得半无限空间集中力作用下饱和多孔介质动力学问题的解 答. 其结果与Philippacopoulos解答结果一致; 当饱和多孔蜕化为单相时与Lamb的方程一 致. 整个推导过程明了, 物理意义也较为清晰; 方法符合常规解法. 因此, 该方法为简化与 规范饱和多孔介质动力学问题的解答提供了基础; 并且能为一直未解决的半无限空间饱和多 孔介质动力学问题的流相解答(诸如孔隙压、排水量)提供解决途径.     

两相介质饱和土三维非轴对称稳态响应分析

用积分变换方法分析饱和土三维非轴对称波动方程，用刚度矩阵方法分析层状饱和土三维非轴对称稳态响应。以数值算例对比分析了单相土介质与两相饱和土介质三维非轴对称稳态动力响应。分析中未引入势函数及传统的Helmholtz分解，推导过程及解答均非常简捷，为边界元方法在三维非轴对称饱和土与基础结构动力相互作用研究中的应用奠定基础。     

成层非饱和地基上矩形基础稳态响应解析研究

采用积分变换法求解非饱和土的控制方程,得到变换域内土体的位移和应力表达式;建立了单层非饱和土体的刚度矩阵,并组装每一层的刚度矩阵,构成了层状地基的总体刚度矩阵;结合地基上下表面的边界条件,推导了层状非饱和地基表面位移的积分形式解答。另外,选取带有补充项的双重余弦级数解作为矩形基础的振型函数,并令其与地表位移按余弦级数展开的表达式相等,建立了矩形基础与地基的协调条件。最后,联立矩形基础的控制方程、边界条件和基础与地基之间的协调条件,求解得到矩形基础的挠度幅值、弯矩幅值以及基底压力幅值。选取已有文献中的非饱和土参数计算,其结果与文献吻合良好,验证了本文方法的正确性。本文进一步研究了单层地基和双层地基上矩形板的动力响应,分析了土体参数对矩形基础动力响应幅值的影响规律。结果表明:地基层厚与基础尺寸之比为5时,地基就可以看作半空间地基;矩形基础的稳态响应随非饱和土的饱和度的增大而减小;渗透率对矩形基础动力响应的影响不明显。     

流固耦合介质轴对称动力问题解法的改进

用直接求解常微分方程组解文［１］所得的控制方程，减少了传递矩阵计算工作量，避免了子阵求逆，使问题的求解得到了简化     

层状介质中的双Griffith交界裂纹的SH波散射(反平面运动)——近场解

本文研究层状介质中的双Griffith交界裂纹的SH波散射。文中采用积分变换法将双裂纹的弹性波散射化为对偶积分方程,进而将其转化为第一类奇异积分方程组,借助于第一类Chebyshev多项式,给出了奇异积分方程组的解答,并得到了双裂纹的动态应力强度因子的计算公式     

Vibration of a transversely isotropic,simply supported and layered rectangular plate

The propagator matrix method is used in this paper to study the vibration of a transversely isotropic, simply supported and layered rectangular plate. A new system of vector functions is constructed to deal with general surface loading, and general solutions and layer matrices of exact closed form are obtained in this system. The particular solution for forced vibration, and the characteristic equations for free vibration of various surface conditions are then obtained by simple multiplication of layer matrices. These results are presented in such a way that the dilatational and distortional modes of vibration are separated. As a special case of the layered plate, results for the corresponding homogeneous thick plate are also derived. They are presented in a very simple form, and contain the previous results for the static transversely isotropic and the dynamic isotropic plates.     

Modeling micro-inertia in heterogeneous materials under dynamic loading

A continuum model including micro-inertia for heterogeneous materials under dynamic loading is proposed using a micro-mechanics method. The macro strain and stress are defined as the volume averages of the strain and stress fields in the representative volume element (RVE). The macro equations of motion are derived by using Hamilton’s principle together with the strain energy density and kinetic energy density involving the micro-inertia terms. The new macro equations of motion are used to study harmonic and transient wave propagation in layered media. Using a simple linear displacement field for the RVE, the dispersion curves obtained from the present model agree with the exact solutions very well for a range of wavelengths. The present model is also applied to analyze the transient response of layered media subjected to a triangular pulse loading. Comparison is made between the results of the present model and a finite element analysis.     

层状层电介质空间轴对称问题的状态空间解

从横观各向同性压电介质空间轴对称问题的基本方程出发,建立了压电介质空间轴对称问题的状态变量方程,对状态变量方程进行Hankel变换,得到以状态变量表示的单层压电介质在Hankel变换空间中的解,讨论了3种不同特征根的情况,利用提出的解得到了半无限压电体在垂直集中载荷和点电荷作出下的Boussinesq解。利用传递矩阵方法导出了多层压电介质空间轴对称问题解一般解析式。     

层状压电压磁弹性介质空间问题的数据分析与处理

从横观各向同性层状压电压磁弹性介质空间问题出发，利用状态变量法和0层面的边界条件，得到适用于计算不同状态变量的关系矩阵，以及状态变量表示的多层压电压磁弹性介质在Hankel变换空间中的解。在选择性计算的基础上，对不同的状态变量分别采用各自的方式修正关系矩阵，有效地避免了直接计算所产生的计算结果失真现象。为解决诸如此类的更复杂的问题奠定了理论基础。     

层体边界元法在二维层体断裂分析中的应用

在刚度矩阵法的基础上建立了用于进行二维多层体结构断裂分析的边界单元法（ＢＥＭＬＭ）由于ＢＥＭＬＭ的基本方程中已经包含了层体表面和裂纹缝面的边界条件，因而不需要对这些边界进行单元离散，从而其断裂分析可望有较好的精度通过与柯西积分方程法进行结合，算例表明ＢＥ ＭＬＭ是可靠并有效的     

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。     

横观各向同性饱和层状地基的三维稳态动力响应

首先引入状态向量,将直角坐标系下横观各向同性饱和土的Biot波动方程转化为一组状态方程,然后基于双重Fourier变换,求解了状态方程,得到传递矩阵.进而利用传递矩阵,并结合饱和地基的边界条件、排水条件及层间接触和连续条件,求解了横观各向同性饱和层状地基的稳态动力响应问题.     

The state vector methods for space axisymmetric problems in multilayered piezoelectric media

The state vector equations for space axisymmetric problems of transversely isotropic piezoelectric media are established from the basic equations. Using the Hankel transform, the state vector equations are reduced to a system of ordinary differential equations. An analytical solution of the problems in the Hankel transform space is presented in the form of the product of initial state vector and transfer matrix. The transfer matrices are given for the three distinct eigenvalues. Applications of the solutions are discussed. An analytical solution for the transversely isotropic semi-infinite piezoelectric media subjected to concerted point loads on the surface z=0 is presented in the Hankel transform space. Using transfer matrix and the continuity conditions at the layer interfaces, the general solution formulation of N-layered transversely isotropic piezoelectric media is given. A selected set of numerical solutions is presented for a layered semi-infinite piezoelectric solid.