赵仓龙[1]（2021）在《海水-TI饱和海床动力Green函数及海上桩承风机地震响应研究》文中提出动力Green函数是求解地震、波浪、交通荷载等动荷载作用下土体动力响应以及土-结构动力相互作用问题的基本解,也是采用边界元法进行数值计算的基础。近年来,海上风力发电、海上石油及可燃冰开采等海洋工程蓬勃发展,开展海洋环境下动力Green函数研究对求解土-海洋结构动力相互作用问题具有重要的理论价值。考虑到海床土在水平和竖直方向往往表现出各向异性的物理力学性质,将其视为横观各向同性饱和介质更符合实际地层情况。此外,近海风电场大多处于环太平洋地震多发区域,易遭受断层引发的强烈地震脉冲作用,为确保海上风机服役期间的安全性,有必要开展海水-海床-结构耦合效应下桩承风机系统的时域地震响应研究。基于以上背景,本文先从解析角度对海洋环境下海水-海床耦合模型的动力Green函数以及水中点源脉冲问题进行了理论研究,接着利用FLAC3D有限差分软件,对横观各向同性海床土中桩承风机地震响应特征进行数值分析。主要研究内容如下:（1）基于Biot波动理论及可压缩流体控制方程,将海床土视为有限厚的横观各向同性饱和多孔介质,建立了柱坐标系下海水-海床土竖向耦合振动理论模型;通过直接解耦,求得了土骨架位移-孔压形式（u-p）的波动方程,利用Hankel积分变换,结合海水自由表面、基岩表面处边界条件以及海床面连续性条件,求得了表面圆盘荷载、环形荷载以及点荷载作用下海水-海床耦合模型的稳态动力响应,讨论了海床土各向异性程度、频率、基岩埋置深度、海水深度、渗透系数及孔隙率等因素对动力Green函数的影响。（2）针对有限深海水、半空间海水和全空间海水三类情况,运用Fourier和Hankel积分变换求解点声源激发下海水波动方程,求得了Ricker小波脉冲作用下海水在变换域内的动水压力和竖向位移解答,借助留数定理求解逆变换奇异型积分,获得了海水在点源脉冲作用下的时域动力响应;此外,考虑水底柔性介质阻尼效应对入射波的吸收作用,进一步推导了水底柔性反射边界下点源脉冲的时域动力Green函数,分析了海水深度、声源位置、底部边界阻尼等因素下海水动力响应和声波传播特性。（3）利用FLAC3D有限差分软件,建立了地震波作用下横观各向同性饱和海床土中高承台斜群桩支承风机系统的数值分析模型,其中利用桩单元模拟群桩基础,梁单元模拟风机叶片,塔筒、机舱和轮毂分别采用变截面薄壁圆筒形、长方体形和半球形壳单元模拟,采用附加质量法计算地震引起的动水压力,在海床土底部沿水平方向施加基线校正后的实测Kobe地震波加速度时程,同时设置自由场边界减少波的反射干扰,研究了海床土各向异性程度、斜桩倾斜角度、桩径以及近断层脉冲效应等因素对海上风机地震响应的影响。
修培伦[2]（2020）在《基于比例边界有限元法的复杂层状场地中孔洞的波动散射研究》文中认为复杂层状场地条件下的地震响应问题是近年来的研究热点。相比于文献中常采用的均质、各向同性假设,复杂层状地基更能反映实际工程面临的问题。大量研究证实,复杂层状场地条件将使地震波的几何和强度特性发生显着改变。如果场地中还存在地下孔洞、开挖等其他散射体,则与均质场地条件相比,场地地震动分布形式会更为复杂,地表建筑物动力响应也会受到影响。近二三十年,随着计算工具技术革新,文献中提出了很多针对波动散射问题的数值和解析求解方法,通常适用于均质场地条件,当场地几何形状复杂、呈现非均匀和非线性特点时,波动分析结果与实际场地响应差别较大。针对水平成层非均匀场地,本文采用比例边界有限元方法（Scaled Boundary Finite Element Method）,研究了地震波入射条件下的结构-成层地基系统动力响应的求解方法。比例边界有限元方法是一种求解偏微分方程的半解析算法,能够准确模拟无穷远处的辐射阻尼,尤其适用于无限域中的波传播问题。传统的比例边界有限元法基于相似中心建立了整体坐标系和局部比例坐标系的几何变换,使比例边界有限元在径向和环向上得以解耦,径向上可解析求解,环向上可有限元离散。但基于相似点的坐标变换限制了比例边界有限元的应用,不能准确描述层状地基的几何特征,近年来发展的基于相似线的改进比例边界有限元法,可在一定程度上克服了这一不足之处。本文基于子结构法,利用改进比例边界有限元法和传递矩阵方法建立了结构-成层场地系统的波动散射问题求解方法,并进行了数值算例验证,主要工作包括:1.基于土–结构相互作用的子结构法,将求解水平成层地基动刚度的线相似中心比例边界有限元方法和求解水平成层场地自由场响应的传递矩阵方法相结合,在频域中建立了结构–成层地基系统动力相互作用分析计算模型。将复杂层状场地分区,其中,近场包含夹杂、褶皱、捕虏体等多种复杂因素,采用有限元模拟;远场为水平成层场地,采用线相似中心的比例边界有限元进行模拟,自动满足层状地基交界面上的位移和应力连续性要求,能够较为准确地模拟水平成层开挖场地的频域动刚度。此外,传递矩阵方法能够准确模拟地震波入射条件下水平成层场地的自由场响应。这一计算模型在理论上精确的。2.基于上述结构–成层地基系统动力相互作用分析计算模型,编制了计算程序,并通过层状场地格林函数、地表刚性基础的动力刚度、半空间圆形孔洞对SV波的散射以及层状椭圆形沉积河谷的散射问题的求解,验证了该计算模型在求解层状场地的动力刚度、层状自由场的波动输入和基于子结构法的层状场地散射问题的求解模型的正确性和有效性。3.针对水平层状场地中地下结构,选取了圆形和方形两种孔洞,研究了在SV和P波入射时的地下结构散射问题。数值算例表明,复杂成层地基条件下,层间阻抗比、孔洞形状均会对场地波的分布构成影响,尤其是当入射波频率与场地固有频率相近时,阻抗比对散射场波的分布影响显着,研究成果可为对于地下结构的设计提供技术依据。
王子睿[3]（2020）在《横观各向同性材料空间轴对称问题的状态空间解法研究》文中研究指明横观各向同性材料空间轴对称问题的力学分析是弹性力学研究中重要且应用最为广泛的一个分支,对于该问题的研究并不完善。理论计算和实验是解决此类工程应用问题的两种重要方法,但是有关该问题的解法大多数涉及势函数且解的表达式基本为积分形式,使计算复杂,不直观,而且随着复合材料的日益增多和工程规模的变大,实验的难度和成本也在增加。研究一种简洁且高精度的求解方法,将会在工程领域中备受欢迎。本文提出了一种新的状态空间解法结合矩阵理论和Hankel变换系统完整得求解了横观各向同性材料空间轴对称问题,具体的研究内容如下:（1）在圆柱坐标下,由横观各向同性材料空间轴对称的应力与位移关系以及平衡方程,借助Hankel变换和Bessel函数理论,建立状态方程。然后求解系数矩阵的特征值,并分别讨论特征值相等和不相等的两种情况,对系数矩阵相似对角化,求出两种情况下的相似变换矩阵。之后对状态方程进行解耦,得到状态向量的一般表达式,式中的积分常数由边界条件确定。最后应用Hankel逆变换得到位移和应力分量的一般表达式。（2）对于集中力载荷施加在无限半空间横观各向同性材料表面、施加在无限半空间横观各向同性材料内部和施加在无限全空间横观各向同性材料内部的三种情况。通过上述求解步骤和三种载荷情况下相应的边界条件推导出横观各向同性材料半空间的Boussinesq解、横观各向同性材料半空间的Mindlin解和横观各向同性材料全空间的Kelvin解,即三种情况下的位移和应力分量显示表达式。（3）关于公式正确性的验证是借助ANSYS仿真软件,编写ANSYS命令流文件,建立三种载荷情况下的横观各向同性材料空间轴对称模型,导出应力和位移数据,通过MATLAB软件的绘图功能,绘制ANSYS有限元分析得出的应力和位移数据与推导公式得出的应力和位移数据,得出重合曲线,验证了推导出的公式的准确性。
李志远[4]（2019）在《复杂层状地基中的波动传播和地下结构地震响应的研究》文中进行了进一步梳理地下轨道交通、地下综合管廊等地下结构在生活和生产中占有重要地位。地下结构一旦发生破坏,对居民生活造成巨大影响,严重威胁居民的生命安全。近年来,多次强震造成地下结构遭受严重破坏,甚至引发严重的次生灾害,如洪灾、内涝、火灾等。因此,准确、高效的地下结构抗震安全性评价既是工程设计人员也是科学研究人员所关心的重要问题。地下结构的地震响应一般可作为地震波散射问题处理,现有文献中地震波散射的计算模型大多假定地基为单相、各向同性、均质介质。实际场地条件要复杂得多,如介质的层状分布、材料的各向异性和地下水等因素。从波动散射问题的研究现状来看,现有的计算模型往往具有一定局限性,或者不适合考虑层状地基,或者对各向异性材料求解困难,或者对含有地下水的饱和介质求解困难等。因此,本文建立了一套地下结构的分析模型,可简便地考虑多种复杂因素,准确地求解复杂层状地基地下结构的地震响应。基于子结构法建立了复杂地基散射问题求解的控制方程,将复杂地基散射问题转化具有规则边界条件层状地基的动力刚度求解和波动响应求解。相较于复杂几何边界条件引起的散射波动求解,规则边界条件地基的辐射问题和波动输入问题的求解要简便得多,而这种转化对于线弹性介质是完全准确的,没引入任何简化,因此当规则边界条件地基的辐射问题和波动输入问题得到高精度解答时,复杂地基散射问题的解答也是高精度的。通过多种算例验证了本文计算模型的正确性,如均质半空间中地下孔洞对SV波和P波的散射。据作者所知,现有文献中层状地基中地下结构地震响应的高精度解很少,尤其横观各向同性层状地基、下部为饱和层状地基上部为单相土层的地基中的地下结构的高精度解几乎没有,因此基于本文的数值模型,进行了数值实验,提供了大量的高精度数值算例。（1）推导了各向同性、横观各向同性层状地基的格林函数,并给出了数值解,进一步得到内部节点的动力刚度。通过Fourier变换,得到了各向同性和横观各向同性介质中频域-波数域的波动方程,引入对偶变量使波动方程降为一阶常微分方程,利用扩展精细积分对土层进行合并,施加荷载并结合边界条件,得到内部节点的格林函数,进而得到动力刚度。基于扩展精细积分法求解了各向同性、横观各向同性层状地基的波动响应。基于以上两部分,结合子结构法,分析了介质的层状分布、椭圆形夹杂和局部褶皱等因素对马蹄孔洞散射作用的影响;讨论了材料的各向异性、地表风化层等因素对复杂衬砌结构波动响应的影响。（2）推导了各向同性、横观各向同性饱和层状地基的格林函数,并数值求解,进一步得到了动力刚度。基于Biot波动理论,得到了以土骨架位移和孔隙流体压力为未知量的基本方程,对水平向进行Fourier变换,将控制方程变换到频域-波数域,引入广义对偶变量对控制方程进行化简,得到一阶状态方程,依据不同的地表排水条件下建立了层间的对偶关系,施加荷载并结合边界条件,得到内部节点的格林函数,最终得到频域-空间域的动力刚度矩阵。通过数值算例验证了解法的精确性,并讨论了地基材料的各向异性对地基动力刚度的影响。（3）提出了单相土层和饱和土层共同存在的复杂层状地基埋置基础的动力刚度计算模型,该计算模型可方便地考虑饱和土层和单相土层交界面不同的排水条件,且不但适用于各向同性介质,同时适用于横观各向同性介质。通过与现有文献中的结果进行比较,验证了方法的准确性,进一步讨论了基础截面形状对刚性条带基础的动力刚度的影响,从本文计算结果来看,基础的埋置形状对摇摆向的动力刚度影响明显,对水平向动力刚度影响较小。（4）基于扩展的精细积分算法,求解了单相土层和饱和土层共同存在的层状地基中的波动响应,结合上一节内部节点的动力刚度,构造了求解这种包含地下水的复杂层状地基地下结构波动响应的计算模型。首先通过分析单周期的波动响应,验证了自由场波动响应求解方法的正确性和合理性,其次采用子结构法分析了自由场的波动响应,验证了子结构模型的正确性,最后分析了地下水对复杂衬砌结构波动响应的影响。
满建宏[5]（2019）在《移动荷载下沥青路面结构的三维动力响应分析》文中研究说明层状结构在自然界和人工环境中是一种常见的结构。在道路工程中,路面结构同样被看作是层状结构,各结构层由于施工工艺和路面材料等方面的差异,呈现出明显的横观各向同性特征。此外,作用在土层和路面结构上的荷载并非完全是静止荷载,车辆荷载多以运动荷载的形式存在,又由于路表具有不同的平整度和车辆结构自身的振动,使荷载在结构表面上移动时带有一定的自振频率。因此,目前我国路面结构设计采用的层状各向同性理论和双圆均布静止荷载已经不能很好的表征路面的实际状况,具有一定的局限性。本文基于层状弹性理论,结合Cauchy应力原理和有限元理论,考虑层间接触状况,分别建立矩形移动简谐荷载下三维均质/横观各向同性结构的表达式,然后分析了荷载特性和结构层参数对路面结构动力响应的影响。具体内容如下:（1）本文采用谱元法研究了层状各向同性结构在矩形移动简谐荷载下的三维动力响应。并且着重分析了荷载特性（速度及频率）和层间接触条件对层状各向同性结构动力响应的影响。研究结果表明:在速度不是很大时,随着移动速度的增大和荷载频率的减小,路表弯沉在逐渐的增大。沥青面层-层底拉应变（Tensile Strain of Bottom简写:TSB）和土基顶部-竖向压应变（Vertical Compressive Strain简写:VTS）均随着移动速度增大而增大,而频率的变化对其影响程度有限。并且层间接触质量的变坏会使三项动力响应指标均明显增大,加速结构的破坏。（2）本文将谱元法应用到层状横观各向同性结构在矩形移动简谐荷载下的三维动力响应分析中,并且着重分析了荷载特性（速度及频率）、面层的横观各向同性特征和层间接触条件对层状横观各向同性结构动力响应的影响。研究结果表明:面层的TIC（Transverse Isotropic Coefficient,简称TIC）越小,结构的路表弯沉、面层TSB和土基顶部VTS越大;层间接触质量的变坏会加剧结构的破坏;并且频率对三项动力响应的影响程度弱于速度变化对其的影响程度。本文的理论研究及其结果能够为我国路面的设计理论提供一定的参考价值,同时也会对路面力学的发展起到一定的推动作用。
周磊[6]（2019）在《人体皮肤力学性能原位测试方法与分析研究》文中提出皮肤是人体最大的组织器官,对皮肤力学性能的深入研究将推动力学、生命科学、仿生机器人、心理认知等学科的快速发展。本文针对活体皮肤力学性能的原位测量方法开展了相关研究工作,分别用鼓膜法和改进的压痕法系统地研究了测量活体皮肤超弹性、各向异性力学性能的实验方法。对于活体皮肤力学性能的原位测量,常规的拉伸等实验方法已经不再适用,而鼓膜法对此问题显现出了较好的应用前景,其原理是圆形平膜侧向受压起鼓时中间极点的变形处于等量双向拉伸状态,可以说鼓膜法是另一种形式的等双轴拉伸实验方法。本文利用仿皮肤超弹性的乳胶膜片开展了鼓膜法原位测量力学性能的实验研究,其中假设以极点为中心的圆形邻域内的变形为等双轴均匀变形,并且该区域内的构形为球形。为了验证该方法的可靠性,本文利用相同材料开展了单轴拉伸和平面拉伸两种材料力学性能的表征实验。在此研究基础上,本文根据能量变分原理建立了鼓膜法力学模型的控制方程,并且采用Gent模型和GG模型分别给出了鼓膜实验的数值预测结果,结果表明了GG模型的预测结果与实验测量结果能够完美匹配,既说明数值方法的正确性,也显示了GG模型较Gent模型的优越性,同时证明了鼓膜实验结果的可靠性。基于GG模型的数值解,本文对实验测量中采用的变形假设进行了误差分析。该研究工作为鼓膜法测量皮肤超弹性力学性能提供了理论支撑和技术指导。此外,皮肤呈现了纤维增强各向异性的力学特征,而常规的压痕法只适用于测量各向同性材料的刚度和硬度,其仅有的接触力和接触位移实验数据限制了该方法在各向异性等复杂材料领域的发展和应用。为此,本文将球形压头法向作用于半无限弹性体上的解析模型从各向同性材料扩展到各向异性材料,其中考虑了接触边界精确几何关系及其近似形式,并给出了接触力与压入深度的关系式。此外,各向异性压痕理论中的接触区域不再是圆形而是椭圆形,其离心率与各向异性材料参数有关。为了验证该理论的合理性,本文利用有限元软件进行了仿真模拟,经过对比,理论预测结果与有限元模拟结果基本一致,并且压入深度越小,相对误差越小,说明该理论模型适用于压痕的小变形范围。本文在人体前臂内侧皮肤上开展了活体皮肤的压痕实验,为了得到压痕过程中的接触图像,本文自主研发了特殊光学系统。根据皮肤的力学特征选择合理的材料模型,其中考虑了皮肤的可压缩性、纤维增强各向异性及其拉伸硬化特征。将皮肤材料模型应用于各向异性压痕理论后,对应的压痕解析表达式更加具体。利用接触力与接触位移的关系曲线和接触区域离心率,确定了皮肤材料模型的有关参数,此外为了测量皮肤的拉伸硬化特性,在相同位置同样开展了皮肤的拉伸预变形状态下的透明压痕实验。
王雨[7]（2019）在《抗力系数的各向异性及受地基成层性影响研究》文中研究说明建筑、交通及地下结构和工程进行设计时广泛采用的抗力系数（基床系数）是表征结构与土体相互作用的关键参数。土体的成层性、非均质性及空间各向异性均会对抗力系数产生较大影响,而结构的形式（基础、梁、板、壳、圆筒等）以及埋深等因素也会导致抗力系数取值发生变化。因而选取合适的抗力系数,不仅可以较为简便且准确地计算结构力学反应,而且可以保证设计安全性和经济合理性。本文主要针对抗力系数的各向异性及受地基成层性影响等问题进行分析,主要研究内容和取得成果如下:（1）结构力学反应与地基成层特性关系研究为分析地基成层特性对结构力学反应的影响及土层影响随深度的衰减规律,针对管线与各向同性成层地基相互作用问题进行理论研究,数值算例对比验证及参数分析结果表明:管线下方首层土体对其变形的影响最为明显,土层影响随深度增加而逐渐衰减。不考虑地基成层性的简化均质处理所得计算值,相较于成层解偏于危险（上软下硬土层）以及偏于保守（上硬下软土层）;而考虑土层影响衰减规律时的均质解则更为准确。运用权重分析法所得衰减函数符合负指数分布,且上软下硬土层的影响衰减要快于上硬下软土层。（2）竖向抗力系数对结构与土体参数敏感性针对地埋梁式结构,考察梁底埋深、地基成层性及横观各向同性对竖向抗力系数的影响,采用Winkler模型解与层状弹性理论解类比法推导得到竖向抗力系数的广义Vesic解答,并详细分析了参数变化对竖向抗力系数取值的影响。研究表明,竖向抗力系数随着梁底埋深的增加而不断增大至最大值,约为地表时的2.05至2.25倍;该系数随着地基总厚的增大而减小,而随着水平与竖向弹性模量比值的增大而增大;该系数与土层软硬分布形式相关,土层加权平均弹性模量相同且首层土体越硬时取值越大。（3）土体抗力系数的正交各向异性结合地埋管线开展土体抗力系数的正交各向异性探讨分析:考虑管土刚度比的变化以及管线埋置情形,采用解析类比法求得竖向及水平抗力系数;轴向抗力系数采用剪切位移法或镜像法求解。分别通过算例验证和参数分析得出抗力系数取值的合理性和差异性,结果表明:均质半无限地基中轴向小于竖向抗力系数,管线部分埋置时水平与竖向抗力系数的比值小于1,而完全埋置时其值大于1且埋径比达到20后会趋近于1;管线下方地基的有限压缩特性对竖向及水平抗力系数均有显着影响,尤其是竖向;抗力系数的均质解与成层解相差较大,分层特性明显时应采用成层解。（4）隧洞围岩抗力系数的空间各向异性利用镜像法分析各向同性半无限围岩（土体）中,不同及同一隧洞埋深下抗力系数取值的变化情况;然后通过应力函数法得到第1类或第2类横观各向同性以及正交各向异性全无限土体中抗力系数随旋转角度的变化规律。分析结果显示:抗力系数随着隧洞埋深的增加而逐渐增大,达到一定深度后会趋于稳定。当隧洞埋深较小时,抗力系数表现出明显的各向异性趋势。第2类横观各向同性及正交各向异性土体中抗力系数则表现出明显的各向异性现象,水平抗力系数关于土性参数变化的敏感性相较于竖向抗力系数要高一些。表征各向异性的土性参数或比值趋近于1的过程中,各向异性程度会逐渐减弱。结合黄土隧道工程实例与实测值及规范值进行对比验证,并给出黄土隧洞围岩抗力系数推荐值。
周慧明[8]（2018）在《桩基础与层状横观各向同性饱和地基的动力相互作用》文中指出由于天然土是经过长期沉积而形成,因此其往往呈层状,且其水平方向和竖直方向的力学特性往往存在一定差异。由于我国东部沿海地区地下水位较高,因此,将土体看成横观各向同性饱和介质具有一定的工程实际意义。鉴于此,本文根据轴对称条件下横观各向同性饱和土（TISS）的Biot波动方程,研究了竖向简谐荷载作用下,横观各向同性层状饱和土以及埋置于横观各向同性饱和土中单桩的动力响应。本文研究主要内容如下:（1）基于Biot波动理论,建立了轴对称情形下横观各向同性层状饱和土动力问题的反射透射矩阵（RTM）方法,并根据所建立的RTM方法得到了横观各向同性层状饱和土在竖向简谐荷载作用下的基本解。首先,对横观各向同性饱和土状态向量所满足的偏微分方程组进行Fourier和Hankel变换,得到状态向量所满足的常微分方程组。求解该常微分方程组,得到横观各向同性饱和土状态向量的通解。根据该通解得到了状态向量和波向量的传递矩阵及它们之间的转换矩阵,由波向量的传递矩阵得出了层状土的反射透射矩阵表达式。利用上述反射透射矩阵以及状态向量与波向量之间的转换矩阵,并结合层状饱和土的边界条件和层间连续性条件,得出了垂直简谐荷载作用下横观各向同性层状饱和土在变换域内的动力响应。对变换域内的解进行Hankel逆变换,得出了横观各向同性层状饱和土在频域内的动力响应。（2）基于横观各向同性层状饱和土在轴对称竖向简谐荷载作用下的基本解,建立了求解埋置于横观各向同性层状饱和土中单桩动力问题的第二类Fredholm积分方程方法。首先,根据Muki虚拟桩方法,将横观各向同性层状饱和土和单桩系统分解为横观各向同性层状饱和土和一根虚拟桩,然后以横观各向同性半空间饱和土原桩身处的竖向应变与对应位置处的虚拟桩应变相等作为变形协调条件,以虚拟桩的轴力和虚拟桩顶的位移作为未知量,建立了横观各向同性层状饱和土中单桩动力问题的第二类Fredholm积分方程。求解该积分方程得到虚拟桩的轴力和虚拟桩顶的位移,进而可得到轴对称简谐荷载作用下真实桩身的轴力及桩周孔压等物理量。（3）基于所建立了的横观各向同性层状饱和土动力问题的RTM方法,对横观各向同性层状饱和土在轴对称简谐荷载作用下的动力问题进行了数值求解。首先,将通过RTM方法所得的解和已知解的对比,验证了本文RTM方法的正确性。然后通过数值模拟分析了竖向简谐荷载作用下影响土体动力响应的因素。数值结果表明:土体弹性模量的变化对土体动力响应有显着影响,弹性模是越大,土体动力响应越小,弹性模量越小,土体动力响应越大,但土层的渗透系数的变化对土体的动力响应影响较小;土体横观各向同性性质对土体动力响应有很大影响;此外,土体的动力响应呈明显的频率倚赖特征。（4）基于建立的桩土相互作用的第二类Fredholm积分方程方法,对埋置于层状横观各向同性半空间饱和土中的单桩动力响应进行数值求解。首先,将积分方程方法求得的解与已知解进行对比,验证了本文方法的正确性。然后通过数值模拟,分析简谐荷载作用下影响桩身动力响应的因素。数值结果表明:当存在硬质地层或硬夹层时,桩顶阻抗较大,桩身轴力和桩周孔压较大,当存在软质地层或软夹层时,桩顶阻抗明显减小,桩身轴力和桩周孔压也较小;桩身长度及刚度对桩顶阻抗影响较大,桩身越长或桩身刚度越大,桩顶阻抗越大,桩身越短或桩身刚度越小,桩身阻抗越小;土体横观各向同性的性质对桩的动力响应也有较大影响。
喻志颖[9]（2018）在《高山峡谷与盆山耦合场地对弹性波的散射》文中研究表明不规则地形对地震波的散射问题一直以来是地震学领域的热点研究课题。在已有的相关研究中,对局部地形的分析主要还是集中在单一地形方面,对于复杂的耦合地形缺少深入细致的研究。然而,近些年来很多重大交通工程、大型通讯设备以及超高拱坝等建筑规划于地形条件复杂的高山峡谷和盆山耦合地区,其抗震设防亟需精细可靠的地震动分析,因此研究复合地形对地震波的散射问题具有重大的理论指导意义与工程实用价值。本文采用间接边界元法对复杂地形地震效应进行了探究,主要工作如下:1、二维高山峡谷地形对弹性波的散射。基于层状半空间精确动力刚度矩阵,并结合直接刚度法推导出层状半空间水平格林函数,与层状半空间斜线格林函数和全空间格林函数共同构成间接边界元法的基本解。通过合理的分域模式,充分发挥半空间格林函数和全空间格林函数构造散射波场的优势,提高了计算效率。通过将地形退化的计算结果与已有结果进行比较验证了方法的正确性,并在频域和时域内研究了均匀半空间和基岩上单一岩土体中高山峡谷地形对平面P波和SV波的散射效应。2、三维盆山耦合地形对弹性波的散射。在不规则散射体附近引入一个虚拟的半椭球面,将三维盆山耦合模型分解为山体和沉积闭合域、附加闭合域和半椭球开口半空间域。闭合域内散射场由全空间格林函数计算,开口域内散射场由半空间格林函数结合轮换对称性计算,显着提高计算效率。通过将地形退化的计算结果与已有结果进行比较验证了方法的正确性,并在频域内研究了均匀半空间和基岩上单一岩土体中三维盆山耦合地形对平面P波、SV波和SH波的散射效应。研究表明,高山峡谷和盆山耦合地形周围山体高度的改变将对场地附近的位移幅值空间分布产生显着的影响;山体对倾斜入射的地震波具有遮挡作用,且山体越高,遮挡效果越明显,高山情况下峡谷或盆地的位移幅值峰值仅为矮山情况相应位移峰值的60%80%;基岩的存在将显着改变场地各部分间的动力相互作用机制,使得场地对弹性波的散射效应发生明显改变。
张鹏冲[10]（2017）在《核电结构安全分析中板结构与复杂地基计算模型与方法的研究》文中研究指明本文结合国家自然科学基金重点项目以及法国电力公司中国研发中心的委托项目的内容开展了核电结构与复杂地基动力相互作用的研究,主要包括:地基和上部结构的数值模拟,以便提高相关计算的精度和效率。地基中岩土介质在长时间的形成过程中,往往表现出分层特性,同时实际勘察和实验研究也表明土体在水平方向与竖向的物理力学特性有较大差异,呈现出各向异性性质。因此为了正确求解结构与地基的相互作用,必须考虑地基层状非均质性以及各向异性的影响。众多学者针对此问题提出了一些有效的计算模型和求解方法,但往往在精度和效率方面有所不足,为此本文提出了基于精细积分和对偶变量的层状地基精细化模型,以便更好地求解各向异性层状地基的静动力响应。大型核电站的安全壳等上部结构主要由板壳和实体结构组成,考虑核电结构对安全性的特殊要求,从而本文也开展了板结构静动力分析的研究,以期提高核电安全评价的可靠性。本文所提出的基于比例边界有限元方法的高效精确板模型,能得到相对高精度的计算结果。同时由于求解思路和求解方法的相似性,本文又进一步开展了交叉学科中层状压电介质和磁电弹板静动力响应的分析,并取得了一定的研究成果。本文主要研究内容和取得成果如下:1.针对荷载作用下复杂层状地基的静动力响应,本文进一步发展了课题组提出的层状地基的混合变量法。在该方法中,首先利用Hankel积分变换将控制偏微分方程转化为二阶常微分方程,然后引入对偶变量将二阶常微分方程简化为一阶常微分方程,使控制方程大大简化。利用精细积分方法求解该一阶常微分方程,得到频率-波数域中的值,最终通过Hankel逆变换获得频率-空间域中的解。数值算例验证了本文算法的精确性及对横观各向同性多层地基的广泛适用性。2.建立了基于比例边界有限元的正交各向异性板数值计算模型,对薄板、厚板以及多层复合板的分析具有广泛的适应性。采用二维建模,利用高阶连续单元进行离散,提高计算效率和结果精度。以节点三个方向的线位移为基本变量建立计算方程,在板厚度方向的位移场和应力场可以解析求解。方程的推导严格满足三维问题弹性理论基本方程的要求,比例边界有限元的控制方程为二阶线性常微分方程,可转化为对偶形式的一阶齐次线性常微分方程,解具有指数函数的形式,采用精细积分方法求解,可以使解达到任意理想的精度。结果表明,按本文方法所求得的位移、正应力与剪应力与三维弹性理论的准确解高度吻合。3.在控制方程中加入动力项影响,按照比例边界有限元方法推导板弯曲问题的步骤,建立比例边界有限元板动力控制方程。利用对偶变量和Pade级数求解得到板动力刚度矩阵,将动力刚度矩阵分解为静刚度矩阵和质量矩阵,进而求解板自由振动的频率。数值算例表明本方法可精确求解单层板和复合多层板的自由振动问题。4.利用比例边界有限元方法将板的刚度矩阵与Winkler地基的刚度系数进行耦合,从而求解板与Winkler地基相互作用问题。在求解得到层状地基动刚度和板动力刚度的基础上,将两者的刚度矩阵按照自由度匹配原则进行组装,得到弹性板-层状地基系统的整体刚度矩阵,最终求解整个体系在外部荷载作用下的响应。5.应用精细积分方法求解成层压电材料的静动力响应。利用Hankel变换和对偶向量将压电材料的控制方程转化为可以运用精细积分求解的一阶常微分方程,计算得到频率-波数域中位移、电势、应力和电位移的值,最后通过Hankel逆变换得到频域中压电材料任意位置处的解。6.采用比例边界有限元方法求解磁电弹板的变形问题。从磁电弹材料的三维基本方程出发,引入比例边界坐标和运用虚功原理,推导得到二阶常微分比例边界有限元磁电弹板控制方程。利用内部节点力向量,将二阶常微分方程简化为一阶常微分矩阵方程,其通解为矩阵指数函数,利用Pade级数求解该指数函数,得到位移、电势、磁势、应力、电位移和磁感应强度的解。
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与选题意义 |
| 1.2 饱和多孔弹性介质动力响应的研究现状 |
| 1.3 横观各向同性地基动力响应的研究现状 |
| 1.4 流体声源-饱和多孔介质耦合动力响应研究现状 |
| 1.5 海上桩承风机地震响应研究现状 |
| 1.5.1 桩基础地震响应研究现状 |
| 1.5.2 水下结构动水效应研究现状 |
| 1.5.3 海上风机地震响应研究现状 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第二章 表面荷载作用下海水-海床中动力Green函数研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 计算模型 |
| 2.3 控制方程 |
| 2.3.1 流体控制方程 |
| 2.3.2 海床土控制方程 |
| 2.4 方程的求解 |
| 2.4.1 横观各向同性饱和海床土动力响应 |
| 2.4.2 海水动力响应 |
| 2.5 Green函数的确定 |
| 2.5.1 边界条件 |
| 2.5.2 三种不同的荷载作用形式 |
| 2.5.3 不同荷载形式的Green函数 |
| 2.6 算例分析 |
| 2.6.1 解的退化与验证 |
| 2.6.2 竖向圆盘荷载作用下参数影响分析 |
| 2.6.3 竖向环形荷载/点荷载作用下参数影响分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 点声源脉冲作用下海水时域响应研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算模型 |
| 3.3 海水控制方程 |
| 3.4 方程的求解 |
| 3.4.1 海水控制方程的求解 |
| 3.4.2 有限深海水动力响应 |
| 3.4.3 半空间海水动力响应 |
| 3.4.4 全空间海水动力响应 |
| 3.4.5 水底柔性反射边界下海水动力响应 |
| 3.4.6 波场特征分析 |
| 3.5 算例分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 横观各向同性海床土中斜群桩支承风机地震响应研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 高承台斜群桩支承海上风机模型的建立 |
| 4.2.1 风机模型建立 |
| 4.2.2 海床土材料本构模型 |
| 4.2.3 海水层动水压力模拟 |
| 4.2.4 地震波施加及阻尼设置 |
| 4.3 群桩基础内力包络图及叶片位移时程 |
| 4.4 海床土各向异性程度影响分析 |
| 4.4.1 弹性模量比的影响 |
| 4.4.2 剪切模量比的影响 |
| 4.5 群桩影响因素分析 |
| 4.5.1 斜桩倾斜度的影响 |
| 4.5.2 桩径的影响 |
| 4.6 近断层脉冲效应对风机地震响应的影响 |
| 4.6.1 近断层脉冲型地震波的选取 |
| 4.6.2 近断层脉冲型地震波作用下风机地震响应 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间研究成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 散射问题研究进展 |
| 1.2.1 波函数展开法 |
| 1.2.2 有限元法和有限差分法 |
| 1.2.3 边界元法 |
| 1.2.4 传递矩阵法 |
| 1.2.5 复变函数法 |
| 1.2.6 耦合法 |
| 1.3 比例边界有限元方法在散射问题中的应用 |
| 1.4 计算方法小结 |
| 1.5 本文主要内容 |
| 2 比例边界有限元方法 |
| 2.1 子结构法的控制方程 |
| 2.2 比例边界有限元方法基本理论 |
| 2.2.1 比例边界有限元方法的概念 |
| 2.2.2 针对三维成层场地的比例边界有限元方法 |
| 2.2.3 分区非均匀地基比例边界有限元控制方程推导简介 |
| 2.3 层状场地自由场的计算 |
| 3 验证算例 |
| 3.1 算法概述 |
| 3.2 层状地基的格林函数验证 |
| 3.3 半无限空间上覆一层水平地基的基础动力刚度 |
| 3.4 半空间存在圆形衬砌的散射场 |
| 3.5 层状地基中椭圆形沉积河谷的散射场 |
| 3.6 小结 |
| 4 数值算例 |
| 4.1 不同阻抗比对地表位移的影响 |
| 4.1.1 圆形孔洞 |
| 4.1.2 矩形孔洞 |
| 4.2 不同形状孔洞对地表位移的影响 |
| 4.3 小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 弹性体空间问题研究综述 |
| 1.2 状态空间法工程应用研究综述 |
| 1.3 研究的背景以及主要内容 |
| 1.3.1 论文的研究背景与意义 |
| 1.3.2 主要研究内容及论文框架 |
| 第2章 空间轴对称问题的状态方程及其解的一般表达式 |
| 2.1 横观各向同性材料轴对称问题的基本方程 |
| 2.2 状态空间基本理论及解法 |
| 2.2.1 系统的状态空间描述 |
| 2.2.2 线性定常系统齐次状态方程的解 |
| 2.3 状态方程及解的一般表达式 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 横观各向同性材料半空间的Boussinesq解及其有限元解的对比分析 |
| 3.1 横观各向同性材料半空间的Boussinesq解 |
| 3.1.1 s_1≠s_2时的Boussinesq解 |
| 3.1.2 s_1=s_2时的Boussinesq解 |
| 3.1.3 可蜕化为各向同性材料的Boussinesq解 |
| 3.2 与有限元解的对比分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 横观各向同性材料半空间的Mindlin解及其有限元解的对比分析 |
| 4.1 横观各向同性材料半空间的Mindlin解 |
| 4.1.1 s_1≠s_2时的Mindlin解 |
| 4.1.2 s_1=s_2时的Mindlin解 |
| 4.1.3 可蜕化为各向同性材料的Mindlin解 |
| 4.2 与有限元解的对比分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 横观各向同性材料全空间的Kelvin解及其有限元解的对比分析 |
| 5.1 横观各向同性材料全空间的Kelvin解 |
| 5.1.1 s_1≠s_2时的Kelvin解 |
| 5.1.2 s_1=s_2时的Kelvin解 |
| 5.1.3 可蜕化为各向同性材料的Kelvin解 |
| 5.2 与有限元解的对比分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 横观各向同性材料空间轴对称问题解的算例分析 |
| 6.1 数值算例分析 |
| 6.2 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 回顾总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 问题提出与研究意义 |
| 1.2 国内外相关研究进展 |
| 1.2.1 地震波散射问题的算法综述 |
| 1.2.2 单相介质地震波散射研究 |
| 1.2.3 饱和介质动力相互作用研究 |
| 1.2.4 饱和介质地震波散射研究 |
| 1.3 本文主要研究思路 |
| 2 各向同性层状地基中马蹄形孔洞的散射分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 地下结构地震响应分析的基本模型 |
| 2.3 层状地基的动力刚度 |
| 2.3.0 基本方程 |
| 2.3.1 边界条件 |
| 2.3.2 精细积分算法 |
| 2.3.3 内部点格林函数 |
| 2.3.4 动力刚度 |
| 2.4 自由场的波动响应 |
| 2.5 验证性数值算例 |
| 2.5.1 单元尺寸敏感性分析 |
| 2.5.2 圆柱形孔洞对SV波的散射 |
| 2.5.3 浅埋管道的波动响应 |
| 2.5.4 沉积河谷对平面波的散射 |
| 2.6 马蹄形孔洞的散射场分析 |
| 2.6.1 层间阻抗比的影响 |
| 2.6.2 埋置深度的影响 |
| 2.6.3 土层厚度的影响 |
| 2.6.4 椭圆形夹杂的影响 |
| 2.6.5 褶皱场地的影响 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 横观各向同性层状地基中复杂衬砌的地震响应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 层状地基的动力刚度 |
| 3.3 自由场的波动响应 |
| 3.4 验证性数值算例 |
| 3.4.1 横观各向同性地基的格林函数 |
| 3.4.2 层状地基中埋置冲击荷载的时程响应 |
| 3.4.3 浅埋隧洞的动应力集中系数 |
| 3.4.5 层状地基中椭圆形沉积河谷的散射场 |
| 3.5 横观各向同性层状地基中复杂衬砌结构的地震响应 |
| 3.5.1 各向异性对复杂衬砌结构动力响应的影响 |
| 3.5.2 地表风化层对复杂衬砌结构动力响应的影响 |
| 3.5.3 复杂衬砌形式对动力响应的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 各向同性饱和层状地基的动力响应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 状态空间方程 |
| 4.3 应力-位移关系求解 |
| 4.3.1 边界条件 |
| 4.3.2 精细积分算法 |
| 4.3.3 内部点的格林函数 |
| 4.3.4 动力刚度 |
| 4.4 数值算例 |
| 4.4.1 饱和均质半空间中均布埋置荷载的动力响应 |
| 4.4.2 饱和均质半空间地表刚性基础的动力刚度 |
| 4.4.3 饱和成层半空间地表刚性基础的动力刚度 |
| 4.4.4 孔隙率对饱和层状地基动力刚度的影响 |
| 4.4.5 耗散系数对饱和层状地基动力刚度的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 横观各向同性饱和层状地基的动力响应 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基本方程 |
| 5.3 应力-位移关系求解 |
| 5.3.1 精细积分算法 |
| 5.3.2 波数域中的格林函数 |
| 5.3.3 频域-空间域中的格林函数 |
| 5.4 数值算例 |
| 5.4.1 饱和层状地基均布埋置荷载的位移响应 |
| 5.4.2 横观各向同性层状地基地表荷载的位移响应 |
| 5.4.3 横观各向同性饱和均质地基埋置荷载的动力响应 |
| 5.4.4 各向异性对条带基础动力刚度的影响 |
| 5.4.5 排水条件对条带基础动力刚度的影响 |
| 5.4.6 土层厚度对条带基础动力刚度的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 下卧饱和土层单相层状地基中埋置基础的动力刚度 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 埋置基础的动力刚度 |
| 6.2.1 弹性土层和饱和土层的合并 |
| 6.2.2 埋置基础的动力刚度 |
| 6.3 数值算例 |
| 6.3.1 均质半空间中矩形条带基础的动力刚度 |
| 6.3.2 基础埋深对矩形基础动力刚度的影响 |
| 6.3.3 孔隙流体对矩形基础动力刚度的影响 |
| 6.3.4 Biot压缩性系数α的影响分析 |
| 6.3.5 Biot压缩性系数M的影响分析 |
| 6.3.6 截面形状对埋置基础动力刚度的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 下卧饱和土层单相层状地基中复杂衬砌结构的地震响应 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 下卧饱和层状半空间弹性土层中的波动响应 |
| 7.2.1 基本方程 |
| 7.2.2 饱和层状地基中波动传播 |
| 7.2.3 单相土层和饱和土层交界面处的波动传播 |
| 7.2.4 下卧饱和层状半空间单相土层中的波动响应 |
| 7.3 数值算例 |
| 7.3.1 SV波入射时地表时程响应 |
| 7.3.2 子结构法求解自由场的波动响应 |
| 7.3.3 复杂衬砌结构的地震响应 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 本文工作总结 |
| 8.2 创新点摘要 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 路面动力学研究现状 |
| 1.2.1 二维路面结构动力响应的研究 |
| 1.2.2 三维路面结构动力响应的研究 |
| 1.2.3 谱元法的研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 主要研究意义 |
| 第2章 弹性力学基本理论和方法 |
| 2.1 三维笛卡尔张量简介 |
| 2.1.1 平衡微分方程 |
| 2.1.2 几何方程 |
| 2.1.3 应力-应变关系 |
| 2.2 积分变换理论 |
| 2.2.1 傅里叶变换理论 |
| 2.2.2 傅里叶级数理论 |
| 2.2.3 基2-快速傅里叶变换理论(FFT) |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 三维均质各向同性路面在矩形移动简谐荷载下的动力响应 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 基本方程 |
| 3.2.1 运动控制方程 |
| 3.2.2 Helmholtz势函数 |
| 3.2.3 移动坐标变换 |
| 3.2.4 多重傅里叶变换 |
| 3.2.5 谱单元的应用和刚度矩阵的形成 |
| 3.2.6 相邻两层考虑层间接触条件的结构刚度矩阵 |
| 3.2.7 总刚度矩阵的形成 |
| 3.2.8 边界条件与实域求解 |
| 3.3 程序编写与数值分析 |
| 3.3.1 计算程序编写 |
| 3.3.2 验证 |
| 3.3.3 计算与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 三维横观各向同性路面在矩形移动简谐荷载下的动力响应 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 基本方程 |
| 4.2.1 控制方程 |
| 4.2.2 移动坐标变换 |
| 4.2.3 Buchwald势函数 |
| 4.2.4 三维空间解耦变换 |
| 4.2.5 横观各向同性谱单元刚度矩阵的形成 |
| 4.2.6 相邻两层考虑层间接触条件的结构刚度矩阵 |
| 4.2.7 横观各向同性结构总刚度矩阵的形成 |
| 4.2.8 边界条件与实域求解 |
| 4.3 程序编写与数值分析 |
| 4.3.1 计算程序编写 |
| 4.3.2 验证 |
| 4.3.3 计算与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 皮肤力学的研究现状 |
| 1.2.1 皮肤模型 |
| 1.2.2 实验方法 |
| 1.3 存在问题 |
| 1.4 研究内容和章节安排 |
| 第二章 理论基础 |
| 2.1 连续介质力学的基本理论 |
| 2.1.1 变形与运动 |
| 2.1.2 平衡方程 |
| 2.1.3 本构方程 |
| 2.2 增量弹性变形理论 |
| 2.2.1 变形增量 |
| 2.2.2 应变增量和弹性模量 |
| 2.2.3 即时弹性模量 |
| 第三章 仿皮肤超弹性力学性能测量与分析 |
| 3.1 鼓膜法测量皮肤超弹性力学性能的解析模型 |
| 3.1.1 皮肤超弹性起鼓的控制方程 |
| 3.1.2 数值分析方法 |
| 3.2 鼓膜法实验测量仿皮肤超弹性力学性能 |
| 3.2.1 仿皮肤材料的鼓膜实验 |
| 3.2.2 超弹性变形理论 |
| 3.2.3 数据拟合 |
| 3.3 鼓膜法的可靠性分析 |
| 3.3.1 实验验证 |
| 3.3.2 数值预测与误差分析 |
| 3.4 有限元数值分析 |
| 3.4.1 模型建立 |
| 3.4.2 计算方法 |
| 3.4.3 有限元结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 材料各向异性力学性能测量的球形压痕解与分析 |
| 4.1 各向同性的球形压痕法 |
| 4.1.1 半无限体边界上受法向集中力的解析模型 |
| 4.1.2 半无限体球形压痕的解析模型 |
| 4.2 各向异性球形压痕法 |
| 4.2.1 各向异性半无限体边界上受集中力的解析模型 |
| 4.2.2 各向异性半无限体的球形压痕解析模型 |
| 4.2.3 单向纤维增强半无限体的球形压痕解析模型 |
| 4.3 解析模型的数值分析与验证 |
| 4.3.1 各向异性压痕理论的实例应用 |
| 4.3.2 有限元模拟验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 活体皮肤各向异性力学性能透明压痕新方法研究 |
| 5.1 实验装置 |
| 5.1.1 压痕装置 |
| 5.1.2 光学测量系统 |
| 5.2 透明压痕新方法的研究 |
| 5.2.1 各向异性体的透明压痕实验 |
| 5.2.2 定量确定接触区域 |
| 5.2.3 实验误差的敏感性分析 |
| 5.2.4 透明压痕法可行性分析 |
| 5.3 活体皮肤各向异性力学性能的透明压痕实验 |
| 5.3.1 皮肤力学模型 |
| 5.3.2 皮肤各向异性力学性能透明压痕实验测量 |
| 5.3.3 皮肤拉伸硬化性能透明压痕实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 工作总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 抗力系数的理论分析研究 |
| 1.2.2 抗力系数的室内及现场试验研究 |
| 1.2.3 抗力系数的数值计算研究 |
| 1.2.4 结构与成层土体相互作用研究 |
| 1.2.5 结构与各向异性土体相互作用研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.4 本文主要创新点 |
| 2 地基成层性对结构力学反应的影响及衰减规律 |
| 2.1 计算模型及假定 |
| 2.2 土体变形及管线附加荷载 |
| 2.2.1 状态向量传递矩阵 |
| 2.2.2 状态向量边界条件 |
| 2.2.3 未知状态变量求解 |
| 2.2.4 数值方法的选取与准确性 |
| 2.3 成层地基上管线受荷变形 |
| 2.4 数值算例验证 |
| 2.4.1 均质地基算例——与既有理论法对比 |
| 2.4.2 双层地基算例——与FLAC~(3D)法对比 |
| 2.4.3 三层地基算例 |
| 2.5 地基成层性影响分析 |
| 2.5.1 双层地基 |
| 2.5.2 三层地基 |
| 2.5.3 土层影响随深度的衰减规律 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 考虑地基复杂特性及结构埋深的竖向抗力系数取值方法 |
| 3.1 地基梁变形的Winkler模型解 |
| 3.2 各向同性成层地基表面上梁变形的弹性理论解 |
| 3.2.1 双简谐荷载下梁底土体变形 |
| 3.2.2 单简谐荷载下梁底土体变形 |
| 3.2.3 竖向集中荷载下地基梁变形 |
| 3.3 横观各向同性成层地基中梁变形的弹性理论解 |
| 3.4 考虑地基成层性的抗力系数取值 |
| 3.5 考虑地基横观各向同性及埋深的抗力系数取值 |
| 3.6 数值算例验证 |
| 3.6.1 均质各向同性地基表面梁 |
| 3.6.2 不等厚双层各向同性地基表面梁 |
| 3.6.3 等厚三层各向同性地基表面梁 |
| 3.6.4 均质横观各向同性地基地埋梁 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 地埋管线周围土体抗力系数的正交各向异性分析 |
| 4.1 计算假定与求解说明 |
| 4.2 竖向与水平抗力系数 |
| 4.2.1 地埋梁变形的Winkler模型解 |
| 4.2.2 地埋梁变形的弹性理论解 |
| 4.2.3 竖向抗力系数解答 |
| 4.2.4 水平抗力系数解答 |
| 4.2.5 反力分布函数及数值方法有效性 |
| 4.3 轴向抗力系数 |
| 4.3.1 管线部分埋置情形 |
| 4.3.2 管线完全埋置情形 |
| 4.3.3 待定参数取值 |
| 4.4 算例验证 |
| 4.4.1 管线部分埋置算例 |
| 4.4.2 管线完全埋置算例 |
| 4.5 抗力系数正交各向异性分析 |
| 4.5.1 均质半无限地基 |
| 4.5.2 均质有限压缩地基 |
| 4.5.3 双层地基 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 隧洞围岩抗力系数的各向异性分析 |
| 5.1 隧洞埋深与抗力系数各向异性 |
| 5.1.1 均匀内压下半无限平面围岩抗力系数 |
| 5.1.2 不同埋深下抗力系数的各向异性 |
| 5.2 围岩横观各向同性与抗力系数各向异性 |
| 5.2.1 隧洞横断面为各向同性面 |
| 5.2.2 围岩水平面为各向同性面 |
| 5.2.3 不同横观参数下抗力系数的各向异性 |
| 5.3 围岩正交各向异性与抗力系数各向异性 |
| 5.3.1 正交各向异性围岩抗力系数 |
| 5.3.2 不同正交参数下抗力系数的各向异性 |
| 5.4 工程实测对比分析 |
| 5.4.1 土质参数与试验过程 |
| 5.4.2 与实测及规范对比验证 |
| 5.4.3 抗力系数推荐值 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 本文主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 主要符号表 |
| 附录B 图表目录 |
| 攻读博士学位期间科研成果 |
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 本文研究背景及意义 |
| 1.2 横观各向同性饱和土动力问题研究综述 |
| 1.3 桩土相互作用问题研究综述 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 1.4.1 本文组成结构如下 |
| 1.4.2 本文的研究的主要创新点 |
| 第二章 基本数学理论 |
| 2.1 Fourier变换 |
| 2.2 Hankel变换及其逆变换 |
| 2.3 第二类Fredholm积分方程数值求解 |
| 2.4 常微分方程组的求解方法 |
| 第三章 横观各向同性层状饱和土动力问题的反射透射矩阵方法 |
| 3.1 轴对称情形横观各向同性饱和土的控制方程及通解 |
| 3.1.1 横观各向同性饱和土的控制方程 |
| 3.1.2 横观各向同性饱和土的控制方程的通解 |
| 3.2 横观各向同性饱和土的RTM方法的建立 |
| 3.2.1 状态向量和波向量的传递矩阵 |
| 3.2.2 横观各向同性层状饱和土的反射透射矩阵表达式 |
| 3.2.3 横观各向同性层状饱和土反射透射矩阵方法建立过程阐述 |
| 3.2.4 轴对称外力作用下横观各向同性层状饱和土(TISS)的解 |
| 3.3 小结 |
| 附录 |
| 第四章 桩顶受简谐荷载作用下横观各向同性层状饱和土中单桩动力响应 |
| 4.1 横观各向同性层状饱和土中单桩受垂直简谐荷载的简化计算模型 |
| 4.2 垂直荷载作用下横观各向同性饱和土-单桩的第二类Fredholm积分方程 |
| 4.3 桩身动力响应的求解 |
| 4.3.1 桩基础轴力表达式的推导 |
| 4.3.2 桩基础其他动力响应表达式的推导(以位移为例) |
| 4.4 小结 |
| 第五章 RTM方法数值计算及算例分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数值验证 |
| 5.3 算例分析 |
| 5.3.1 模量非均匀对横观各向同性层状饱和土动力响应的影响 |
| 5.3.2 渗透系数非均匀对横观各向同性层状饱和土动力响应的影响 |
| 5.3.3 横观各向同性的性质对横观各向同性层状饱和土动力响应的影响 |
| 5.3.4 竖向简谐荷载作用下沿径向和竖向的动力响应变化规律 |
| 5.3.5 下卧半空间弹性模量的变化对横观各向同性层状饱和土动力响应的影响 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 动荷载下桩的数值计算及算例分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 数值验证 |
| 6.3 算例分析 |
| 6.3.1 下卧半空间弹性模量的变化对桩身动力响应的影响分析 |
| 6.3.2 模量非均匀对桩身动力响应的影响分析 |
| 6.3.3 水平与竖向弹性模量比值的变化对桩身动力响应的的影响分析 |
| 6.3.4 模量非均匀对桩顶阻抗的影响分析 |
| 6.3.5 桩身长度的变化对桩顶阻抗的影响分析 |
| 6.3.6 桩身刚度的变化对桩顶阻抗的影响分析 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 本文研究总结 |
| 7.2 待研究方向展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者攻读硕士期间已录用的论文 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 二维凸起与二维凹陷地形对地震波的散射研究现状 |
| 1.2.2 三维凸起与三维沉积谷地对地震波的散射研究现状 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 第2章 高山峡谷地形对弹性波的散射 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 计算模型和相应公式 |
| 2.2.1 求解闭合域总波场 |
| 2.2.2 求解开口域总波场 |
| 2.2.3 边界条件 |
| 2.2.4 时域结果求解 |
| 2.3 方法验证 |
| 2.4 算例与分析 |
| 2.4.1 频域数值计算 |
| 2.4.2 时域数值计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 盆山耦合地形对弹性波的散射 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算模型与求解 |
| 3.2.1 求解闭合域总波场 |
| 3.2.2 求解开口域总波场 |
| 3.2.3 边界条件 |
| 3.3 方法验证 |
| 3.4 数值算例分析 |
| 3.4.1 均匀半空间结果 |
| 3.4.2 基岩上单一岩土层结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 结论与展望 |
| 4.1 本文主要研究及结论 |
| 4.2 进一步工作的展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关研究进展 |
| 1.2.1 层状地基研究 |
| 1.2.2 复合多层板研究 |
| 1.2.3 板自由振动研究 |
| 1.2.4 板与地基相互作用研究 |
| 1.2.5 分层压电材料研究 |
| 1.2.6 磁电弹板研究 |
| 1.3 论文主要工作 |
| 2 层状地基静动力响应分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基本方程推导 |
| 2.2.1 常微分方程的建立 |
| 2.2.2 状态方程的建立 |
| 2.3 层状地基边界条件 |
| 2.3.1 半无限空间边界条件 |
| 2.3.2 刚性基础边界条件 |
| 2.4 方程求解 |
| 2.4.1 精细积分算法 |
| 2.4.2 频率-波数域中层状地基刚度矩阵 |
| 2.4.3 波数域到空间域的转换 |
| 2.5 集中荷载算例验证 |
| 2.5.1 静力集中荷载作用在半无限空间表面 |
| 2.5.2 静力集中荷载作用在两层地基内部 |
| 2.5.3 静力集中荷载作用在三层地基内部 |
| 2.5.4 动力集中荷载作用在半无限空间内部 |
| 2.6 圆形荷载算例验证 |
| 2.6.1 圆形静力荷载作用在半无限空间表面 |
| 2.6.2 圆形动力荷载作用在半无限空间表面 |
| 2.7 层状地基参数分析 |
| 2.7.1 地基层厚度的影响 |
| 2.7.2 多层材料参数的影响 |
| 2.7.3 荷载频率的影响 |
| 2.7.4 薄弱层的影响 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 弹性板的变形与应力分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 弹性板控制方程 |
| 3.3 精细积分求解策略 |
| 3.4 板的位移和应力求解 |
| 3.5 算例验证 |
| 3.5.1 薄板与厚板 |
| 3.5.2 两层(0°/90°)简支方板 |
| 3.5.3 三层(0°/90°/0°)简支方板 |
| 3.5.4 四层(0°/90°/90°/0°)简支方板 |
| 3.6 弹性板参数分析 |
| 3.6.1 32层叠合板 |
| 3.6.2 五层夹层方板 |
| 3.6.3 四层圆板 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 弹性板自由振动问题研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 板动力控制方程 |
| 4.3 控制方程求解 |
| 4.3.1 Pade级数 |
| 4.3.2 自由度转换 |
| 4.3.3 单层板刚度与质量矩阵 |
| 4.3.4 复合多层板刚度与质量矩阵 |
| 4.4 单层板自由振动问题求解 |
| 4.4.1 单层方板 |
| 4.4.2 单层菱形板 |
| 4.4.3 单层圆板 |
| 4.4.4 单层三角板 |
| 4.5 多层方板自由振动问题求解 |
| 4.5.1 两层简支方板(0°/90°) |
| 4.5.2 三层固支方板(0°/90°/0°) |
| 4.5.3 四层简支方板(0°/90°/90°/0°) |
| 4.5.4 四层简支方板(0°/90°/0°/90°) |
| 4.5.5 五层简支方板(0°/0°/0°/90°/0°) |
| 4.6 夹层方板自由振动问题求解 |
| 4.6.1 五层简支夹层方板(0°/90°/Core/90°/0°) |
| 4.6.2 五层简支夹层方板(0°/90°/Core/0°/90°) |
| 4.6.3 十七层简支夹层方板(0°/90°/0°/90°/0°/90°/0°/90°/Core)sy |
| 4.7 多层矩形板自由振动问题求解 |
| 4.7.1 三层固支矩形板(0°/90°/0°) |
| 4.7.2 五层简支夹层矩形板(0°/90°/Core/0°/90°) |
| 4.8 四层圆板自由振动问题求解 |
| 4.9 四层菱形板自由振动问题求解 |
| 4.10 本章小结 |
| 5 板结构与地基相互作用分析 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 板与Winkler地基相互作用 |
| 5.2.1 相互作用控制方程 |
| 5.2.2 相互作用刚度矩阵的建立 |
| 5.3 板与层状地基相互作用 |
| 5.4 算例验证 |
| 5.4.1 弹性板与Winkler地基 |
| 5.4.2 弹性板与半无限空间 |
| 5.5 实际工程分析 |
| 5.5.1 刚性板与层状地基相互作用 |
| 5.5.2 核电结构与层状地基相互作用 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 智能材料静动力响应分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 层状压电材料基本方程 |
| 6.2.1 常微分方程的建立 |
| 6.2.2 状态方程的建立 |
| 6.3 压电材料边界条件 |
| 6.3.1 自由边界条件 |
| 6.3.2 界面边界条件 |
| 6.3.3 半无限空间边界条件 |
| 6.4 压电材料控制方程的求解 |
| 6.4.1 精细积分算法 |
| 6.4.2 频率-波数域中层状压电材料的刚度矩阵 |
| 6.4.3 波数域到空间域的转换 |
| 6.5 磁电弹板控制方程的建立 |
| 6.6 磁电弹板控制方程的求解 |
| 6.6.1 Pade级数 |
| 6.6.2 磁电弹板刚度矩阵 |
| 6.7 层状压电材料数值算例 |
| 6.7.1 层状压电材料算例验证 |
| 6.7.2 荷载形式的影响 |
| 6.7.3 荷载组合的影响 |
| 6.8 磁电弹板数值算例 |
| 6.8.1 磁电弹板算例验证 |
| 6.8.2 圆形固支磁电弹板 |
| 6.8.3 方形开孔磁电弹板 |
| 6.9 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 创新点摘要 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
