加层半空间硬币形(Penny—Shaped)交界裂纹的弹性波散射——远场散射波导分析

本文研究了加层半空间硬币形交界裂纹的弹性波散射。文中采用Hankel积分变换,将散射问题转化为求解对偶积分方程,进而变换为奇异积分方程组.应用积分变换,围道积分技术和渐近分析方法,得到了弹性层中散射位移场的远场模式,理论分析表明弹性层中的散射位移场主要由RayLeigh-Like-Mode波组成,该波是弹性层中的散射波导.最后,给出两组弹性常数组合情形下的数值结果及讨论.     

饱和土埋置力源的三维动力Lamb问题解答

基于一组弹性土波动方程,应用Fourier级数展开和Hankel积分变换,得到了三维问题饱和土骨架与孔隙水的应力及位移分量在变换域内的积分形式通解考虑地基表面透水情形,由边界条件导出了半空间饱和土体在埋置力源作用下的三维动力Lamb问题的解答给出了埋置水平力作用下地基表面竖向位移、径向位移及周向位移的数值解该研究为运用边界元法求解饱和地基的动力响应课题奠定了理论基础.     

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.     

倾斜层-弹性半空间中瞬态SH波的有限元分析

本文采用一种类似于差分方法的集中质量有限元模型和人工边界透射理论分析倾斜成层弹性半空间中瞬态SH波的近场波动问题。文中对采用的有限元模型和波源的处理方法作了细致的描述,导出了各类节点的位移计算公式。对一种单斜层-半空间模型进行了数值计算。数值结果与广义射线法结果一致。此外,本文分析了倾斜层尖端区域的衍射效应,提供了该区域的数值结果。最后,本文对数值计算中的寄生振荡问题进行了探讨。     

爆炸荷载作用下饱和半空间中衬砌隧道弹性动力响应IBIEM模拟

基于Biot两相介质理论,采用一种高精度间接边界积分方程法（IBIEM）研究了饱和半空间中浅埋衬砌隧道在内部爆炸荷载作用下的瞬态弹性动力反应。通过典型算例,给出了爆炸荷载作用下隧道附近地表位移、衬砌动应力、围岩径向位移和衬砌表面孔隙水压的时程响应,并对比分析了饱和半空间和全空间中隧道动力响应的区别。研究表明：覆土层厚度对浅埋隧道-围岩整体动力响应特征具有明显影响;衬砌表面透水状态对爆炸荷载的时程响应的影响不显著;随半空间饱和介质孔隙率增加,围岩受隧道内部爆炸影响程度降低,衬砌承担的爆炸作用增大;当和直达波、衬砌内部反射波的峰值叠加作用时,半空间表面反射波对衬砌隧道拱顶附近响应影响显著,使得衬砌动应力幅值、径向位移相比深埋情况大幅度增加。     

圆形非均布动荷载下弹性半空间的表面位移

求解理想弹性半空间表面在分布动荷载下的位移场,在工程科学的许多领域内,都有意义。本文针对一类非均布的圆形直线分布动荷载,得到了半空间表面沿力方向的位移影响函数加权积分式以及受荷面的加权平均位移式(这可解释为半空间上刚性圆形基础的摇摆转角及扭转转角公式),依据这些公式实现了数值计算。将数值结果与用别的方法得到的已有解答比较可见,两种解答式数值结果吻合,说明本文的结果简便可靠,避免了处理广义积分。1. 圆形非均布的突加力半无限均匀、各向同性的弹性体位于半空间z≥0内,坐标原点取在表面(z=0)上,z轴的正向指向弹性体,在表面上给定应力边界条件     

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.     

地震作用下空间框架结构层间相对位移响应梯度和海赛矩阵的计算

提出一种在地震作用下空间框架结构层间相对位移响应梯度和海赛矩阵的精确计算方法。在有限单元法和纽马克-β法的基础上推导出在地震作用下空间框架结构层间相对位移响应梯度和海赛矩阵的计算公式,给出在地震作用下空间框架结构层间相对位移响应梯度和海赛矩阵的计算步骤,用Matlab语言编制了空间框架结构层间相对位移响应梯度和海赛矩阵的计算程序,实现了空间框架结构层间相对位移响应梯度和海赛矩阵的精确计算。最后通过一个二层空间框架结构的计算实例表明本文所提出的计算方法是有效的。     

嵌在倾斜半空间的轴向受力刚性桩的线载荷积分方程法的分析

嵌在表面水平的弹性半空间的桩或杆他人已做了许多工作。但嵌在表面倾斜的半空间的桩或杆与半空间表面夹角非直角情形的分析则未见到。在基楚工程中常遇见这类情形,如斜坡的桩,或码头,桥墩,海洋结构等的斜桩等。这类轴向受力的三维非轴对称问题宜用作者提出的线载荷积分方程法来分析。本短文分析嵌在小斜度弹性半空间轴向受力刚性桩的铅垂位移(沉陷)。所用的假设是:半空间是均匀各向同性的;轴向受力后桩仍保持铅垂状态;桩为中等长度(20≤L/D≤80,见图1)。为计算简便,只考虑桩一土表面上x_1=0线上的点的铅垂方向位移的相容性。据文献[7],忽略桩的径向位移的相容性对于计算的沉陷值的影响是不大的。图1表示本问题及其座标;图2为本文所用的基本虚载荷。     

磁-电-弹性半空间在轴对称热载荷作用下的三维问题研究

考虑力-电-磁-热等多场耦合作用,基于线性理论给出了磁-电-弹性半空间在表面轴对称温度载荷作用下的热-磁-电-弹性分析,并得到了问题的解析解.利用Hankel积分变换法求解了磁-电-弹性材料中的热传导及控制方程,讨论了在磁-电-弹性半空间在边界表面上作用局部热载荷时的混合边值问题,利用积分变换和积分方程技术,通过在边界表面上施加应力自由及磁-电开路条件,推导得到了磁-电-弹性半空间中位移、电势及磁势的积分形式的表达式.获得了磁-电-弹性半空间中温度场的解析表达式并且给出了应力,电位移和磁通量的解析解.数值计算结果表明温度载荷对磁-电-弹性场的分布有显著影响.当温度载荷作用的圆域半径增大时,最大正应力发生的位置会远离半无限大体的边界;反之当温度载荷作用的圆域半径减小时,最大应力发生的位置会靠近半无限大体的边界.电场和磁场在温度载荷作用的圆域内在边界表面附近有明显的强化,而磁-电-弹性场强化区域的强化程度跟温度载荷的大小和作用区域大小相关.本研究的相关结果对智能材料和结构在热载荷作用下的设计和制造具有指导意义.     

用Eason方法分析静刚性分布脉冲载荷下弹性半空间的瞬态响应

本文研究脉冲载荷下弹性半空间的瞬态响应,用Ｅａｓｏｎ方法得到静刚性分布脉冲裁荷作用下弹性半这间表面中心点生趣位移的精确解析解。     

Transient impact responses of laminated composite cylindrical shells

The generalized ray method (GRM) has been successfully used to study the transient elastic wave transmitting in the beams, planar trusses, space frames and infinite layered media. In this letter, the GRM is extended to investigate the early short time transient responses of laminated composite cylindrical shells under impact load. By using the Laplace transformation and referring to the boundary conditions, the ray groups transmitting in the finite laminated cylindrical shells under the shock load are obtained and the transient response related to each ray group can be derived via FFT algorithm. From the numerical results, it is shown that the early short time transient accelerations of the laminated composite cylindrical shell under impact loads are very large. But the short time transient shear strain and displacement are very small.     

SH波对浅埋弹性圆柱及裂纹的散射与地震动

采用Green函数、复变函数和多极坐标等方法研究含圆柱形弹性夹杂的弹性半空间中任意位置、任意方位有限长度裂纹对SH波的散射与地震动. 构造了含圆柱形弹性夹杂的半空间对SH波的散射波,并求解了适合本问题Green函数,即含有圆柱形弹性夹杂的半空间内(表面)任意一点承受时间谐和的出平面线源载荷作用时位移函数的基本解答. 利用裂纹``切割'方法在任意位置构造任意方位的裂纹,可以得到基体中圆柱形弹性夹杂和裂纹同时存在条件下的位移场与应力场. 通过数值算例,讨论各种参数对夹杂上方地表位移的影响.      

Early short time transient response of finite L-shaped Mindlin plate

The early short time transient response of an L-shaped plate is investigated by the method of reverberation ray matrix (MRRM) and the generalized ray method (GRM). The MRRM and GRM have been successfully used to study the transient elastic wave transmitting in the beams, planar trusses, space frames and infinite layered media. In the present paper, these two methods are extended to investigate the flexural wave propagation in a finite L-shaped Mindlin plate. The reverberation-ray matrix representing the multi-reflected and scattered waves in the L-shaped plate is presented. The rays in the GRM propagating in the L-shaped plate are determined by the shock source and the boundary conditions. From the numerical results, it indicates that the early short time transient responses of L-shaped plate calculated by the MRRM are the same as those by the GRM. The early short time transient acceleration responses are very large, while the early short time transient displacement responses are very small for the L-shaped plate subjected to the unit impulse. Furthermore, the effects of the different shock signals and the plate thickness on the early short time transient responses of the finite L-shaped Mindlin plates are also analyzed.     

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     

Theoretical analysis,numerical calculation and experimental measurement of transient elastic waves in strips subjected to dynamic loadings

In this study, the transient response of an elastic strip subjected to dynamic in-plane loadings on the surface is investigated in detail. One of the objectives of this study is to develop an effective analytical method for determining transient solutions in a strip. By applying Laplace transform, the analytical solution in the transformed domain is derived and expressed in matrix form. The solution is then decomposed into infinite wave groups in which the multiple reflected waves with the same reflection are involved. Each multi-reflected wave can be identified by a coding method and be verified by the theory of generalized ray. The inverse transform is performed by using the well-known Cagniard method. The transient solutions in time domain for stresses and displacements are expressed in a closed form and are discussed in detail by an example. The experimental results show that the early time transient responses of displacements on the surface agree very well with the numerical calculations based on the theoretical solutions.     

求解饱和半空间上弹性圆板固结沉降的积分方程

本文采用解析方法分析了弹性圆板在饮和半空间上的固结沉降。考虑弹性圆板与饮和半空间的接触面上无摩擦力,且饱和半空间表面为全部透水的。运用Ｂｉｏｔ固结理论和积分方程技术,在Ｌａｐｌａｃｅ变换域上建立了弹性圆板固结沉降的对偶积分方程,并化此对偶积分方程为第二类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程。通过对其核函数的有效数值发得到第二类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程的解,再利用Ｌａｐａｃｅ反演技术获得弹性板在时间域中的固结沉     

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。     

AN ANALYTICAL SOLUTION FOR THREE-DIMENSIONAL DIFFRACTION OF PLANE P-WAVES BY A HEMISPHERICAL ALLUVIAL VALLEY WITH SATURATED SOIL DEPOSITS

An analytical solution for the three-dimensional scattering and diffraction of plane P-waves by a hemispherical alluvial valley with saturated soil deposits is developed by employing Fourier-Bessel series expansion technique. Unlike previous studies, in which the saturated soil deposits were simulated with the single-phase elastic theory, in this paper, they are simulated with Biot's dynamic theory for saturated porous media, and the half space is assumed as a single-phase elastic medium. The effects of the dimensionless frequency, the incidence angle of P-wave and the porosity of soil deposits on the surface displacement magnifications of the hemispherical alluvial valley are investigated. Numerical results show that the existence of a saturated hemispherical alluvial valley has much influence on the surface displacement magnifications. It is more reasonable to simulate soil deposits with Biot's dynamic theory when evaluating the displacement responses of a hemispherical alluvial valley with an incidence of P-waves.     

非理想界面弹性层/压电柱结构中SH波的传播特性

研究了各向同性弹性层与压电柱之间非理想连接时沿周向传播的SH波的频散特性.弹性层表面力学自由;弹性层与压电柱之间应力连续、位移间断.通过求解控制方程,将问题的解用Bessel函数表示,利用界面条件和边界条件得到频散方程,然后对其进行数值求解,分析了界面性态、材料常数和几何尺寸对SH波传播特性的影响.