轴对称横观各向同性层状弹性半空间问题受力分析

本文从柱坐标系弹性力学基本方程出发,将位移场和应力场在径向进行Hankel变换,利用常微分方程求解原理,直接得出在轴对称荷载作用下横观各向同性半无限弹性空间的位移场,利用此结果推导出单层元的刚度矩阵。

横观各向同性弹性半空间非轴对称问题解析解

基于地基土存在着固有各向异性和诱发各向异性 ,本文采用横观各向同性弹性体模型模拟地基半空间 ,将Love位移函数推广到半空间 ,得到位移与位移函数之间的关系 ;然后经过Hankel变换得到非轴对称问题位移、应力的一般解。本文的一般解经过退化 ,得到的轴对称弹性半空间解与经典解吻合。

横观各向同性弹性半空间地基上正交异性矩形中厚板弯曲解析解

对横观各向同性体通解进行双重傅里叶变换,获得了直角坐标系下横观各向同性弹性半空间地基受任意竖向荷载作用下的位移积分变换解;在此基础上建立了板与地基的变形协调方程,并与三个广义位移变量描述的弹性地基上四边自由正交各向异性矩形中厚板的弯曲控制方程相结合,用三角级数法,得出横观各向同性弹性半空间地基上四边自由正交异性矩形中厚板受任意竖向荷载作用的弯曲解析解。相关算例分析表明,本文方法是有效的。

半空间各向同性弹性饱和多孔介质非轴对称动力响应分析

应用弹性饱和多孔介质非轴对称Biot方程的解 ,研究了半空间饱和多孔介质非轴对称动力响应问题 .讨论了半空间饱和多孔介质在边界竖直方向和水平方向存在非轴对称简谐荷载作用下的边界位移分布 ,给出边界竖向位移的数值计算结果 。

横观各向同性轴对称层状弹性体系半空间问题的求解

利用状态空间的基本理论 ,推导出横观各向同性多层弹性半空间问题在轴对称荷载作用下 ,层间完全接触条件的解析解 ,对其弹性常数假定后 ,可蜕化为各向同性体系下的解析解 ,便于程序化设计。

各向同性弹性半空间与带孔隙横观各向同性热弹性材料界面上波的传播

在一各向同性弹性半空间上覆盖一层带孔隙的横观各向同性热弹性材料时,研究孔隙对表面波传播的影响.建立"焊接"接触及光滑接触界面条件下的数学模型,导出其频率方程.用图形给出相速度和衰减系数随波数的变化曲线,描述了"焊接"接触界面条件时孔隙和各向异性的影响.得到了"焊接"接触时的单位损耗,以及体积率场、正应力、温度变化的幅值,并对一组特殊模型用图形描述了孔隙和各向异性的影响.研究中还推演出一些特例.

横观各向同性层状半空间中的弹性位错

本文在柱向量函数系下,利用传播矩阵法求解了层状横观各向同性半空间由内部点源位锚引起的变形;对六个基本点源位错,以等价体力法推出了横观各向同性情形下的点源函数,并且给出了内部任意剪切位错源引起的地表位移的积分表达式。为研究地球的层状结构,特别是其上部的横观各向同性对地表的地震位移、应变以及倾斜场的影响提供了计算公式。

弹性层状半空间中无限长洞室对斜入射平面SH波的三维散射(Ⅱ)——数值结果与分析

以基岩上单一土层场地为例,计算分析了在斜入射平面SH波作用下弹性层状半空间中无限长洞室附近的地表位移.研究表明,层状半空间中地下洞室对波的散射与均匀半空间情况存在显著差别.层状场地由于考虑了场地自身的动力特性,使得洞室附近地表位移幅值的空间变化更为复杂,基岩与土层刚度比、土层厚度对散射效应均有着重要影响.随着基岩与土层刚度比的增大,地表位移幅值整体上逐渐增大;随着土层厚度的增大,土层对地表位移幅值的影响逐渐减小.在频域解答的基础上,给出了层状半空间中洞室对斜入射SH波散射的时域解答,并以Ricker波为例进行了数值计算.

弹性层状半空间中无限长洞室对斜入射平面SH波的三维散射(Ⅰ)——方法及验证

利用间接边界元法,求解了弹性层状半空间中无限长洞室对斜入射平面SH波的三维散射问题.通过与文献结果进行对比,验证了本方法的正确性.与工程中常用的二维模型比较表明,工程中将三维散射问题简单地分解为平面内问题和平面外问题的做法存在较大误差.文中并研究了斜入射角度对散射的影响,表明斜入射角度对地表位移幅值有着重要影响.

半无限弹性空间中移动荷载动力响应的频域-波数域比例边界有限元法分析

基于Fourier积分变换和虚功原理,形成了频域-波数域比例边界有限元法,分析了移动荷载作用下半空间域弹性空间动力响应。首先对半无限域弹性体的动力控制方程进行时间到频域,荷载移动方向的空间域到波数的Fourier积分变换,然后选择比例中心,利用虚功原理,在地铁隧道孔洞横截面环向上采用有限元法意义离散,建立了频域-波数域比例边界有限元方程,进而形成了一阶微分矩阵方程形式的半无限空间动力刚度。文中理论推导表明:利用文中方法分析半无限域中沿地铁隧道结构纵轴向的移动荷载动力响应问题,不仅可避免无穷边界计算处理误差,而且可极大减小计算分析量。计算结果表明:半无限弹性地基的振动响应随移动荷载速度增大而增大,尤其是当荷载速度增大到土体剪切波速后,振动波传播到土体表面引起土体振动显著增大,土体振动性增大,将会对土体及表面结构的安全性形成一定影响,另一方面土体的振动在沿地铁隧道纵轴向的衰减比竖向慢。

移动荷载作用下半无限弹性空间中地铁隧道动力响应的频域—波数域比例边界有限元法分析

基于比例边界有限元法与傅里叶积分变换,分析移动荷载作用下半无限弹性空间中地铁隧道动力响应。考虑到移动荷载运动方向与地铁隧道轴线方向的一致性,将半无限弹性空间动力控制方程进行频域—波数域的傅里叶积分变换;在变换域内,隧道径向采用比例坐标系,环向采用有限元意义离散,在计算域内利用Galerkin法,建立频域—波数域内的比例边界有限元方程,进而推导出半无限空间动力刚度的一阶微分矩阵方程;再利用高频渐近展开和傅里叶积分逆变换,得到时间—空间域系统的动力响应。该方法极大地减小了计算分析量,同时避免了无限边界的计算误差。利用该方法进行实例计算的结果表明:随着荷载移动速度的增大,地铁隧道振动波传播到土体表面,引起的土体振动有放大增强的现象,将会对地铁隧道上部结构的安全性造成一定影响。

横观各向同性体非轴对称半空间问题的统一解

利用Hankel积分变换和Bessel函数理论,在象域中推导了任意非对称表面荷载作用下横观各向同性弹性半空间体内应力分量和位移分量的统一表达式.此解答具有一般性,包含了非对称荷载作用下各向同性弹性半无限体问题.该解答可用于求解单向水平荷载、圆形单向均布水平荷载、单向水平集中荷载、半球形单向水平荷载以及凹盆形单向水平荷载作用等多种荷载边界条件下一般空间问题的求解.

横观各向同性饱和半空间体上圆薄板的非轴对称振动

研究了横观各向同性饱和半空间地基上弹性圆板的非轴对称振动问题。首先利用Fou rier展开和Hankel变换 ,给出了柱坐标下 ,横观各向同性饱和多孔介质Biot波动方程非轴对称形式的通解 ,然后按混合边值问题建立了饱和半空间地基上 ,弹性圆板非轴对称振动的对偶积分方程 ,并将对偶积分方程化为易于数值计算的第二类Fredholm积分方程 。

两相饱和介质半无限空间位错位移场

弹性位错理论是研究地震震源正演和反演的重要工具之一 .单相介质位错理论求得的地面变形场是稳定的、不变的 ,而实际地震后的地面变形场是变化的 .本文利用集中力作用下无限空间中两相饱和介质Green函数的柱函数表达式 ,通过弹性运动方程积分解的Helmholtz方程的Hansen矢量变换 ,再叠加自由表面影响场的方法求得两相饱和介质半无限空间位错位移场 .本文结果结合Nur的DD模式 ,在进水排水的假说下能解释地震后地面变形场的变化 .

移动荷载下黏弹性半空间体上双层板的动力响应

采用黏弹性半空间体上无限大双层板模型模拟路面结构,通过三重Fourier积分变换得到单位脉冲荷载作用下路面动力响应的Green函数。根据线性系统的叠加原理,利用广义Duhamel积分推导出移动荷载作用下路面动力响应的解析解。采用自适应Simpson法编制了计算奇异、振荡函数的广义积分计算程序,完成了路面动力响应从波数-频率域到时间-空间域的转换。结合算例,对移动荷载作用下路面的振动规律进行研究,讨论上、下层板厚度和板材料的弹性模量对路面动力响应的影响,明确了路面结构的振动特性,研究结果可为路面结构的设计、施工提供理论指导。

饱和弹性半空间地基与中厚圆板的动力相互作用

利用Fourier-Bessel级数,对横观各向同性饱和弹性半空间地基与中厚圆板的动力相互作用问题进行了系统地分析。板的位移函数、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中厚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。

桩侧任意分布荷载下半无限土体多向反应研究

目的?为获得桩侧任意竖向分布线荷载下土体的各向反应解。?方法?通过桩侧荷载函数曲线拟合方法及弹性力学半无限空间体内一集中力Mindin轴对称问题解析解的数值积分方法。结果?本文通过编程获得了各向反应解的计算方法并给出了关键计算公式。结论?计算案例数据与ANSYS数据对比表明:本文得出的计算公式及计算机计算程序运行稳定、快速、准确,具有较高的工程应用价值,可为全面考虑明德林效应的桩基承载力和沉降效应计算提供必要的技术支撑。

半无限弹性体上圆形弹性地基板的静力计算

本文就半无限空间体上圆形弹性地基板的静力分析问题展开讨论,特别是对在对称荷载作用下,半无限空间体上圆形弹性地基板的受力情况进行分析计算,并推导出相应的计算公式。最后通过实例加以说明。

半无限空间中圆形孔洞周围SH波的散射

建立了求解在含有圆形孔洞的弹性半空间中SH波散射与圆形孔洞附近动应力集中问题的解析方法。利用SH波散射的对称性和多极坐标的方法 ,构造了一个可以预先满足半空间自由表面上应力自由边界条件的圆形孔洞对SH波散射的波函数。利用这一波函数 ,则可将该问题转化成对一个圆形孔洞散射的求解问题。该问题的解答最终又可归结为对一组无穷代数方程组的求解问题 ,并可利用截断有限项的方法对其进行计算。最后给出了有关圆形孔洞附近动应力集中问题的算例和数值结果 ,并讨论了波数与圆孔至自由边界距离变化对动应力集中的影响。

弹性半空间上圆板的弯曲分析

对各向同性弹性半空间地基上薄圆板一般弯曲问题进行系统的分析，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FOllrier.Be88el级数，这些级数中的待定系数，由板的边界条件、板的控制方程及板一地基的相容条件加以确定，从而将弹性半空间地基与薄圆板的相互作用问题转化为数值积分和代数方程组的求解问题。