层状横观各向同性饱和土的非轴对称动力响应

通过方位角的Fourier变换,将圆柱坐标系下横观各向同性饱和土的Biot非轴对称波动方 程转化为一组一阶常微分方程组. 然后基于径向Hankel变换,建立问题的状态方程;求解状态方程后,得到传递矩阵. 进而利用传递矩阵,结合饱和层状地基的边界条件、排水条件及层间接触和连续条件,求解 了任意震源力作用下层状横观各向同性饱和地基频域动力响应问题. 时域解可通过频率的Fourier积分得到.     

横观各向同性饱和介质非轴对称动力响应分离变量解Separation of variables solution of non-axisymmetrical dynamic response of transversely isotropic saturated porous media

首先将横观各向同性饱和弹性多孔介质非轴对称问题的Bio t波动方程,变换为适宜于进行分离变量法求解的形式;然后在非轴对称简谐激励下,用分离变量法得到Bio t方程的一般解,即用分离变量法求得了多孔介质位移和应力分量的解析表达式;并给出了半空间横观各向同性饱和弹性多孔介质在表面竖向简谐荷载作用下表面竖向位移的数值分析结果,得出载荷对30倍受载半径以外的区域几乎无影响的结论。同时表明了本文的分析方法是切实可行的。     

横观各向同性材料轴对称问题基本解

从横观各向同性材料的基本解出发,用积分的方法得到了轴对称问题的基本解,对于材料特征Ｓｉ互不相等的两种可能情形都给出了表达式,因此,可直接退化得到各向同性材料轴对称问题基本解。     

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.     

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。     

横观各向同性饱和地基上中厚圆板的非轴对称振动

研究横观各向同性饱和土地基上中厚弹性圆板的非轴对称振动问题。基于横观各向同性饱和介质Biot波动方程的一般解,按混合边值问题建立了饱和地基与弹性中厚圆板非轴对称动力相互作用的对偶积分方程,并将对偶积分方程转化为易于计算的第二类Fredholm积分方程;采用数值方法求解该积分方程。数值算例结果表明,当h/a>0.05时,饱和半空间体上中厚度圆板在不同频率下的振动特性与相应频率下的刚性板的振动特性基本相同,当h/a<0.05时,板中心的位移将随h/a的减小而增大。     

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.     

横观各向同性液体饱和多孔介质中平面波的传播

基于孔隙介质的Ｂｉｏｔ理论１，研究了横观各向同性液体饱和多孔介质中平面波的传播特性。首先导出了波传播的特征方程并给出了其解析解，结果显示：有４种不同波速的平面体波传播；第一准纵波，第二准纵波，准横波和反平面横波。文中给出了波速和衰减的解析表达式，数值计算了频散曲线和衰减曲线，并讨论了各类准体波位移之间的耦合关系。     

横观各向同性球体轴对称弯曲问题的三维弹性理论解

本文用三维弹性理论研究横观各向同性球体的轴对称弯曲问题.用分离变量法直接从轴对称问题的微分方程得到位移和应力的通解.以球面应力的齐次边界条件,推导了特征方程,并用Muller方法求解特征方程.本文还给出了特征根的排列关系式,以判断是否有漏根现象发生.对于锥面边界条件,用最小二乘法构造出关于特征函数系数的代数方程组. 对于球体的边值问题作了数值计算,给出了应力和位移的分布曲线.误差分析表明,边界条件得到很好的满足.     

横观各向同性轴对称界面端奇异性研究

套筒模型是复合材料中常用的进行纤维、基体间应力传递分析的轴对称模型.在套筒模型中,中心为纤维,纤维外包裹的"套筒"有假设为各向同性基体材料的,也有假设为横观各向同性复合材料的.不失一般性,本文将纤维和基体均视作横观各向同性材料,建立了任意楔形角的横观各向同性复合材料基体包裹横观各向同性纤维的轴对称模型,采用两次坐标变换、逐次渐近等求解方法,得到了求解该模型界面端应力奇异性指数的特征方程.考虑常见的碳纤维/环氧树脂复合材料制成的压入和拔出试件,根据得到的特征方程计算了两种试件的界面端奇异性指数随碳纤维体积百分含量的变化情况,结果发现,随纤维体积百分含量的增加,两种试件界端的奇异性均呈减弱趋势.     

岩土介质横观各向同性的模拟

评述了岩土介质横观各向同性模拟的进展状况，包括横观各向同性弹塑性及其屈服准则的模拟，并给出了相应的力学模型及其数学表达式．     

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.     

横观各向同性饱和土中柱面载荷的动力Green函数

基于饱和介质的三维波动理论的Biot模型,利用Fourier展开和Hankel变换,并借助算子理论,给出了圆柱坐标系下横观各向同性饱和土波动方程的非轴对称通解;利用通解,建立了饱和土层及饱和半空间的精确动力刚度矩阵;借助刚度矩阵,给出层状横观各向同性饱和地基中,作用沿土层深度方向分布的竖向和水平柱面载荷时的动力Green函数,进而解决了利用间接边界元法分析桩-饱和土动力相互作用的关键问题.     

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.     

轴对称横观各向同性热弹性圆柱的分解

为了得到精确的应力场、位移场、温度场,将扭转圆轴的精化理论研究方法推广到轴对称横观各向同性热弹性圆柱。利用Bessel函数以及轴对称横观各向同性热弹性圆柱的通解,给出了轴对称横观各向同性热弹性圆柱的分解定理。根据柱面齐次边界条件获得了精确的精化方程,精化方程可以分解为一阶方程、超越方程、温度方程,从而将横观各向同性热弹性圆柱的轴对称问题分解为轴向拉压问题、超越问题、热-应力耦合问题。超越部分对应端部自平衡情况,可以清晰地了解到端部应力分布对内部应力场的影响,热-应力耦合部分对应无外加应力场时圆柱内部因温度变化引起的热应力。     

热局部非平衡条件下含柱形空洞横观各向同性饱和多孔介质的热应力分析

提出了一个热局部非平衡条件下横观各向同性多孔介质的弹性力学模型,研究了含柱形空洞的无限大多孔介质在冷对流边界条件下的孔隙压力和固相热应力.应用Laplace变换反演法数值分析了热局部非平衡及材料的各向异性对孔隙压力和固相热应力的影响.结果表明:孔隙压力和固相热应力随着横向热膨胀系数的增大而显著增大,而弹性模量的各向异性对孔隙压力和固相热应力的影响则是微弱的.同时,结果还证实了在Biot数为中等值范围内,热局部非平衡效应是非常明显的.     

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.     

横观各向同性轴对称问题的非协调元和杂交应力元计算

基于变分原理得出各向同性轴对称问题下的非协调元和杂交应力元方法仍然适用于分析横观各向同性轴对称问题的结论，同时对应用于各向同性问题的罚平衡优化方法进行了修改，使之能够应用于横观各向同性问题的分析。文中给出了分析算例。并对各种单元结果进行了比较，计算结果表明非协调元和杂交应力元方法不但适用于横观各向同性轴对称问题分析，而且将提高其数值解的精度，改善单元内部应力分布。     

非均质流固耦合介质轴对称动力问题时域解

将地基视为流固两相介质并考虑其非均质成层特性，推导了多层地基动力问题时域解．文中首先建立了一组解耦的两相介质动力控制方程；而后利用Ｌａｐｌａｃｅ－Ｈａｎｋｅｌ变换推导了单层地基象空间初参数解答；再利用初参数法及传递矩阵技术导出了任意多层地基瞬态解的一般解析算式．本文获得的解答可方便地退化为现有理想弹性介质的解答     

轴对称横观各向同性浅球壳受物体撞击的非线性动力响应分析

基于非线性扁壳理论和弹性接触力学,建立了横观各向同性浅球壳在其顶部受集中载荷作用的非线性运动微分方程,根据Hertz定律,考虑撞击物与浅球壳之间的弹性接触效应,确定了壳体顶部所承受的冲击力,它与撞击物的质量、初始速度、壳体的几何和物理性质等因素相关.对此非线性动力问题,采用正交配点法与时间增量法求解.算例中,讨论了撞击物的冲击速度、壳体的厚度及中曲面曲率半径对壳体所受冲击载荷及其位移响应的影响.