横观各向同性饱和多孔半平面与梁的动力相互作用

以Biot理论为基础,通过引入一个函数Φ,将横观各向同性饱和多孔半平面的基本方程组简化为一个6阶控制方程.利用Fourier变换,分析了横观各向同性饱和多孔半平面体的动力响应.利用Fourier变换或正弦级数,研究了该介质上梁的简谐振动问题,将原先极为复杂的问题转化为数值积分问题.文末还对横观各向同性饱和多孔半平面与梁的相互作用问题进行了数值计算.     

横观各向同性饱和多孔半空间与梁的动力相互作用

通过引入三个标量函数,结合Fourier变换,首先将横观各向同性饱和多孔半空间的基本方程组简化为一个6阶控制方程和一个2阶控制方程;求解这两个控制方程,给出了横观各向同性饱和多孔半空间相关物理量的解析表达式.利用带扩展项的正弦级数解答,在将梁下地基表面沉降也展成正弦级数后,结合板-地基的相容条件(连续条件),对横观各向同性饱和多孔半空间与有限长梁的动力相互作用问题进行了分析、计算.另外,利用Fourier变换,对横观各向同性饱和多孔半空间与无限长梁的动力相互作用问题进行了分析.     

受移动简谐力作用的多孔弹性半平面问题

研究了匀速移动的振动荷载作用下半无限多孔饱和固体中产生的应力和孔隙水压力.应用Fourier 变换求解该问题的控制偏微分方程,考虑了荷载的移动速度及振动频率对多孔饱和固体中应力与孔隙水压力的影响,并与相应的弹性介质的解答进行了比较.结果显示多孔饱和半平面中应力和孔隙水压力随荷载的移动速度与振动频率的增加而增大,多孔饱和固体在移动荷载下的动力响应与相应的单相弹性固体的动力响应有较大的差别.     

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。     

横观各向同性饱和多孔半空间与圆板的动力相互作用

对横观各向同性饱和弹性半空间地基与弹性薄圆板的动力相互作用问题进行了系统地分析.板的挠度、荷载、地基反力及板下地基表面的沉降均被展开为二重Fourier-Bessel级数,这些级数中的待定系数由板的边界条件、板的控制方程及板-地基的相容条件加以确定,从而将饱和弹性半空间地基与弹性薄圆板的动力相互作用问题转化为数值积分和代数方程组的求解问题.数值计算表明,该级数解答具有较快的收敛速度.可以将该方法推广到弹性半空间与梁、矩形板相互作用问题的分析.     

移动车辆作用下弹性基础无限长梁的动力响应

通过坐标变换方法,研究了匀速移动的车辆对弹性基础无限长梁的动力响应,给出了位移和内力的计算方法,将车辆简化为移动力,移动质量,移动的振动质量三种模型,比较了它们对梁的影响,对某型带式舟桥的数值分析表明,振动质量模型较合理,给出了浮桥计算时,动力放大系数的建议值     

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。     

横观各向同性饱和多孔半空间上矩形板的稳态动力响应

根据横观各向同性饱和多孔半空间问题的二重Fourier变换解答,选择带扩展项的二重余弦级数做为矩形板的挠度解答,在将板下地基表面沉降也展成同形式的二重Fourier级数后,结合板的边界条件及板-地基的相容条件,利用解析法对横观各向同性饱和多孔半空间上矩形板的稳态动力响应进行了理论分析,将原问题转化为数值积分和代数方程组的求解问题.文末,还进行了相应的数值计算.该分析方法具有一般性,但收敛速度较慢.     

高速移动简谐荷载下层状多孔饱和固体的动力响应

本文研究了匀速移动的振动荷载作用下层状多孔饱和固体的动力响应。应用Fourier变换求解该问题的控制偏微分方程,首先考虑了荷载的移动速度及振动频率对单层多孔饱和固体中应力与孔隙水压力的影响,并与相应的弹性介质的解答和半平面解答进行了比较;然后运用精确刚度矩阵法求解了层状多孔饱和固体的应力响应,并与单层问题进行了比较。结果显示层状多孔饱和固体中应力和孔隙水压力随荷载的移动速度的增加而明显变化,层状多孔饱和固体在移动荷载下的动力响应与相应的单相弹性固体和半平面固体的动力响应有较大的差别。     

论弹性理论中半无限平面问题的一些解答

指出一些弹性半无限平面问题的解是不正确的,书上给出的这些问题的解实际上是发散的.     

直角坐标下横观各向同性饱和半空间体动力响应问题的解析解

基于双重Fourier变换技术，成功求解了直角坐标系下，横观各向同性弹性饱和多孔介质的三维Biot动力方程，得到了以固体骨架位移分量和孔隙流体压力为基本未知量的积分形式一般解．进而，用一般解给出了饱和介质的总应力分量表达式。在此基础上，研究了在任意分布的表面竖向和水平谐振力作用下，横观各向同性饱和半空间体的动力响应问题。数值结果表明，采用各向同性饱和介质的动力学模型，不能准确描述具有明显各向异性特性的饱和土地基的动力性能。     

饱和土地基的非轴对称固结

固结问题是土力学的基础课题之一，现有的研究主要针对饱和土的平面固结和轴对称固结问题。本文应用Fourier展开、Laplace变换和Hankel变换求解了各向同性饱和土的Blot固结方程；讨论了半空间各向同性饱和土的非轴对称固结。借助数值计算，本文的方法可以用于分析各向同性饱和土的非轴对称固结问题。     

局部损伤梁动力问题的近似计算方法

应用模态摄动法求解局部损伤梁动力特性。这一方法是在无损伤梁的模态子空间内实施,将含局部损伤梁的微分方程的求解转化为代数方程求解。通过算例,表明这一方法可有效的简化计算,同时计算结果具有较高的精度。     

Dynamic Analysis of an Infinite Cylindrical Hole in a Saturated Poroelastic Medium

In this paper, the dynamic response of an infinite cylindrical hole embedded in a porous medium and subjected to an axisymmetric ring load is investigated. Two scalar potentials and two vector potentials are introduced to decouple the governing equations of Biot’s theory. By taking a Fourier transform with respect to time and the axial coordinate, we derive general solutions for the potentials, displacements, stresses and pore pressures in the frequency-wave-number domain. Using the general solutions and a set of boundary conditions applied at the hole surface, the frequency-wave-number domain solutions for the proposed problem are determined. Numerical inversion of the Fourier transform with respect to the axial wave number yields the frequency domain solutions, while a double inverse Fourier transform with respect to frequency as well as the axial wave number generates the time-space domain solution. The numerical results of this paper indicate that the dynamic response of a porous medium surrounding an infinite hole is dependant upon many factors including the parameters of the porous media, the location of receivers, the boundary conditions along the hole surface as well as the load characteristics.     

The Non-Axisymmetrical Dynamic Response of Transversely Isotropic Saturated Poroelastic Media

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｓａｔｕｒａｔｅｄｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉｕｍｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｉｓｓｕｅ,ｗｈｉｃｈｉｓａｐｐｌｉｃａｂｌｅｉｎｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ,ｓｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ,ｏｉｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ,ｄｉｓｐｏｓａｌｏｆｎｕｃｌｅａｒｗａｓｔｅｓ,ｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｃｉｖｉｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ .Ｓｉｎｃｅｔｈｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｒｅｌａｔｉｏｎｓａｎｄｗａｖｅ…     

以DIASS程序为基础的饱和土与防护结构相互作用动力分析研究

介绍了新开发的防护结构动力有限元分析程序DIASS系统。该系统装有空爆冲击波荷载数值自动生成器,并可将基础土壤模拟为饱和多孔介质模型,采取多重子结构技术进行结构与土体相互作用的动力分析。文中利用该程序系统进行数值试验,给出若干初步结论。     

以u—U形式方程为基础的结构—饱和土壤相互作用的固结有限元分析

提出用u-U形式方程对饱和土固结问题进行分析,对于结构则采取多重子结构技术实现向饱和土交界面上的凝聚,从而建立了结构与饱和土相互作用的固结控制方程。文中给出了方程的求解方案。文末给出了数值算例。本文的工作已在DIASS程序系统中实现。     

正交各向异性地基平面问题动力响应研究

以位移分量为基本未知量,在直角坐标系下建立正交各向异性地基的平面应变问题动力偏微分方程．采用Laplace-Fourier变换和逆变换方法,引入初始条件和边界条件,推导了任意形式表面动荷载作用下正交各向异性地基平面问题在时域内动力反应的积分形式解．基于理论解,编制了相应的计算程序,并对正交各向异性土
体表面作用线性移动谐振荷载进行了算例分析,研究了土体参数、荷载移动速度、荷载频率不同而导致的土体表面各点竖向位移幅值的变化规律,以及荷载速度对竖向应力分量的影响规律．数值分析结果表明：土体的各向异性、荷载频率和移动速度对表面位移幅值有较大影响,土体阻尼比对于荷载中心点附近的位移幅值影响较小;荷载移动速度对于竖向应力分量有较大影响,这对工程实践具有重要指导意义．     

Dynamic and quasi-static bending of saturated poroelastic Timoshenko cantilever beam

Based on the three-dimensional Gurtin-type variational principle of the incompressible saturated porous media, a one-dimensional mathematical model for dynamics of the saturated poroelastic Timoshenko cantilever beam is established with two assumptions, i.e., the deformation satisfies the classical single phase Timoshenko beam and the movement of the pore fluid is only in the axial direction of the saturated poroelastic beam. Under some special cases, this mathematical model can be degenerated into the Euler-Bernoulli model, the Rayleigh model, and the shear model of the saturated poroelastic beam, respectively. The dynamic and quasi-static behaviors of a saturated poroelastic Timoshenko cantilever beam with an impermeable fixed end and a permeable free end subjected to a step load at its free end are analyzed by the Laplace transform. The variations of the deflections at the beam free end against time are shown in figures. The influences of the interaction coefficient between the pore fluid and the solid skeleton as well as the slenderness ratio of the beam on the dynamic/quasi-static performances of the beam are examined. It is shown that the quasi-static deflections of the saturated poroelastic beam possess a creep behavior similar to that of viscoelastic beams. In dynamic responses, with the increase of the slenderness ratio, the vibration periods and amplitudes of the deflections at the free end increase, and the time needed for deflections approaching to their stationary values also increases. Moreover, with the increase of the interaction coefficient, the vibrations of the beam deflections decay more strongly, and, eventually, the deflections of the saturated poroelastic beam converge to the static deflections of the classic single phase Timoshenko beam.