饱和土中球形沼气池的动力响应

采用解析方法研究饱和土中球形沼气池的频域响应.将土体视为流固两相介质,饱和土体的动力学行为采用Biot理论模拟,建立具有球形沼气池饱和土体的动力方程.通过引入势函数,得到饱和土体的位移、应力和孔隙水压力等的解析表达式.将模具结构视为均匀弹性介质,根据弹性理论,推导模具结构的位移和应力解.根据土体和模具结构接触面以及模具结构内边界的连续性条件,确定待定系数的具体表达式.与单相土中球形沼气池动力响应的结果、有无模具结构的结果、有限元方法、边界单元法进行对比分析.考察饱和土和模具结构各参数对位移和孔压幅值的影响,结果表明:流体压缩性系数珨M对响应幅值的影响与接触面的孔隙水渗透性有关;边界透水情形下流固耦合系数珔b对系统动力响应的影响远大于不透水情形下的系统动力响应.

黏弹性土中深埋球形沼气池的动力特性

采用解析方法在频率域内研究了周期荷载作用下黏弹性土体中深埋球形沼气池简谐振动特性。将模具结构分别视为均匀弹性介质和薄壁壳体结构,基于弹性和Flügge理论,给出了分数导数黏弹性土中深埋球形沼气池振动响应的解析表达式。根据连续性边界条件,确定了相关待定系数的表达式。在此基础上,对比分析了均匀弹性介质和薄壁壳体时系统动力响应的结果,并考察了分数导数本构参数、土体和模具各参数对系统动力特性的影响。结果表明:两种模型下模具结构的振动响应存在较大差异。

球形沼气池模具结构振动响应的黏弹性解

考虑土和模具结构的动力相互作用,在频率域内研究了深埋球形沼气池模具结构的动力特性。根据黏弹性理论,通过引入势函数得到了黏弹性土体的位移、应力等的解析解。将模具结构等效为具有分数阶导数本构关系的黏弹性体,根据黏弹性理论推导了模具结构振动响应的完全解析解。根据界面连续性条件,确定了待定系数的具体表达式。将不同类型的黏弹性模具结构动力响应进行了对比,并考察了分数导数本构参数、土体和模具结构各参数对系统动力特性的影响。结果表明:模具结构的黏性对系统动力响应有显著影响。随着壁厚的增加,模具结构振动响应幅值减小;随着阶数的增加,系统共振效应逐渐减弱;随着材料参数比Tσ/Tε的增加,系统响应幅值减小。