用中心差分方法计算轴对称圆柱中的弹性波传播

利用中心差分法离散二维轴对称波动方程，计算了轴对称结石中的弹性波传播，结果表明：中心差分方法对具有规则几何形状的结石模型中位移波的传播模拟简单、容易实现，能够很好地反映位移随时间变化的情况.     

三维晶体位移相变的大振幅晶格动力学模型

本文提出了一种处理金属中位移相变形核机制的理论方法.认为晶体中声子可分为普通声子和大振幅声子两类,其中大振幅声子存在失稳机制可能带来晶格失稳导致相变.相变位移波的传播只限于有限几个特殊方向.切变方向也只有有限个,与波矢相对应.据此,给出了位移波矢及切变方向应满足的方程.     

轴压圆柱壳受径向扰动时非线性波的传播

以弹性圆柱壳受轴压作用下的静力平衡状态为参考构形,对其受径向扰动时非线性波的传播特征进行了研究.采用由环向对数应变描述的非线性应变-位移关系,建立了支配受轴压圆柱壳径向轴对称运动的非线性波动方程.借助约化摄动法(Reductive Perturbation Technique,RPT),由可解条件导出了非线性Sc¨hrodinger方程(Nonlinear Sch¨rodinger,NLS).采用行波法求解NLS方程,给出了周期波解及退化条件下的包络孤立子解.对亮孤子和暗孤子存在的条件分析表明:轴向压应力的取值对解的性质有重要影响.由Hirota提出的直接法得到了双孤子解的表达形式.     

半空间内洞室在冲击荷载作用下的瞬态响应

为了研究外界冲击力对地下洞室及周围土体的影响, 对半空间弹性土体圆柱形洞室在突加反平面冲击荷载作用下的瞬态响应进行探讨.将列车急刹车时对隧道产生的冲击力简化为半无限弹性体中突加在圆柱形洞室表面沿轴线方向的均布荷载,利用残余变量法求得频域解,运用Durbin提出的拉普拉斯数值逆变换给出问题的数值解,并将计算结果与静力情况下的结果进行比较,分析土体应力和位移随时间、弹性波的传播距离以及夹角的变化,结果表明：波到达后,该点土体的应力和位移均瞬间增大,随后慢慢减小并逐渐趋于静力值,波向外发散传播,并沿半径方向衰减;对于相同的传播距离上的各点,最大动应力和动位移与夹角无关;应力和位移最后的稳定值随着夹角的增大而增大.     

岩体内应力波传播的研究进展与展望

岩体动态力学行为和应力波传播特性是岩体工程动态稳定性分析的关键科学问题之一.天然岩体内广泛存在着从细观缺陷到宏观节理等不同尺度的不连续结构面,影响应力波的传播,导致应力波能量的衰减.岩体内的细观缺陷和宏观节理对应力波传播的影响具有不同的作用机理,充分认识不同尺度的不连续面对应力波传播规律的影响对岩体工程动态稳定性分析具有重要意义.首先,分析了应力波在细观缺陷岩体内的衰减机制,详细介绍了研究细观缺陷岩体内应力波传播的波散射方法、等效弹性模量方法、等效黏弹性连续介质方法,对比总结了这些方法的适用性及优缺点.其次,分析了应力波在宏观节理岩体内的透、反射机制,系统介绍了研究宏观节理岩体内应力波传播的位移不连续方法和等效连续介质方法,重点概述了这2种方法的优缺点.再次,总结了双尺度不连续结构面岩体内应力波传播的分析方法,在同一框架内分析了双尺度不连续结构面岩体内应力波的传播规律,阐明了细观缺陷和宏观节理对应力波传播规律的不同作用机理.最后,结合深部岩体工程、极地岩体工程等国家重大项目,展望了应力波分析方法在极端环境下岩体工程稳定性分析中的应用.     

简谐SH波作用下管桩的振动特性

在一维波动模型的基础上得到了简谐SH波作用下桩周土和桩芯土的位移。在三维轴对称的情况下,运用势函数和分离变量法求解了简谐水平集中荷载和SH波引起的管桩桩周土和桩芯土的振动问题,得到了桩周土和桩芯土的径向位移和环向位移。考虑管桩土动力相互作用和管桩土的连续性边界条件对简谐水平集中荷载和SH波作用下管桩的振动进行了研究,得到了管桩桩顶的动力放大因子。通过数值算例分析可知,简谐SH波作用下管桩存在共振现象;管桩管壁过薄宜导致桩基失稳;相同外径情况下采用管桩要比实芯桩的抗震性能更好。     

基于状态空间方法的Lamb波传播分析

Lamb波是对板类结构进行超声无损检测时常用的一种导波模式.用状态空间方法将结构中质点运动的部分位移和应力作为状态变量,结合本构方程和力平衡方程,得到了质点运动的状态方程.获得状态方程的通解后,考虑Lamb波存在的边界条件,可方便地求出波传播的频散曲线及模态参数.     

横观各向同性地基轴对称问题的应力和沉降分析

通过实验发现岩土地基中普遍存在各向异性现象,而目前按照各向同性地基模型计算势必会引起较大误差,为了提高地基中应力和沉降计算的精确度,本文将各向同性轴对称问题下的拉甫位移函数推广到横观各向同性地基轴对称问题,得到了位移分量与横观各向同性下拉甫位移函数的关系式,并通过积分变换得到了横观各向同性地基应力和沉降的通解.     

煤体压剪破裂震源模型及远场震动特征

为了研究工作面煤体破裂造成的震动破坏效应,根据位错震源理论与动态断裂力学,建立了煤体压剪破裂震源模型,推导了煤体压剪破裂引起的震动位移场远场表达式.数值计算结果表明:随着煤体破裂速度的升高,远场P波、SH波和SV波的振幅逐渐增大.震动位移场远场空间分布特征显示P波分量主要集中在与破裂面成45°夹角的平面内,SH波和SV波分量主要集中在破裂面及其正交面内.在平行和垂直于破裂面的传播方向上,P波的衰减速度大于SH波和SV波且幅值小于SH波和SV波.工程实践中,需要注意防范P波对工作面巷帮造成层裂破坏和SH波、SV波对工作面两巷与顶底板结合处造成剪切破坏.     

真空动力固结软土地基流固耦合动力特性分析

针对真空动力固结饱和软土地基过程产生的大变形和流固耦合特征,基于大变形非线性有限元法构建了轴对称流固耦合模型,并引入人工边界条件模拟夯击波的传播,同时采用精细时程积分和两点递进格式相结合的交替迭代算法对模型进行解耦计算。结果表明:真空动力固结有效影响半径可取2.5 r,平均有效加固深度宜取9.0 m,真空负压和动力固结冲击荷载相互影响对于饱和软土地基位移增幅效果明显,且可以显著降低软土地基液化的可能性。同试验值的对比结果也验证了数值分析的有效性。     

黏弹性节理岩体中应力波的传播特性分析

为探究黏弹性节理对应力波在岩体中传播规律的影响,引入饱依丁-汤姆逊模型作为位移不连续条件,基于时域递归方法推导出应力波通过一组平行黏弹性节理的传播方程;通过将饱依丁-汤姆逊模型退化为Maxwell模型和Kelvin模型所得的时域递归数值解与已有的频域内封闭解对比,验证推导过程的正确性;最后,对相关参数的影响规律进行分析。结果表明：模型无量纲系数、无量纲节理厚度、无量纲节理间距和入射角等都对波的传播产生影响;对于单条节理,应力波的透反射系数以及能量耗散率主要取决于位移不连续模型的无量纲参数、入射角及无量纲节理厚度;而对于一组平行节理,透射系数还和平行节理数与节理间距的大小有关,且节理条数的增加对入射临界角位置处透射波振幅的衰减影响更为明显。     

位移电流及反射与折射对高频电磁波探测深度的影响

从麦克斯韦方程组出发,根据趋肤深度的计算公式分析了位移电流对电磁波传播的影响。考虑传导电流和位移电流的情况下,应用广义反射系数,导出层状介质中电磁波趋肤深度的精确计算方法,并对近似处理手段所带来的计算误差进行了分析。研究结果表明:位移电流对高频电磁波趋肤深度计算的影响较大;在某些频段忽略分界面处的反射与折射的处理方式带来的趋肤深度计算误差较大;表明了位移电流和分界面处反射与折射对高频电磁波传播的重要性。     

瑞雷面波在弹性楔状体中的传播特性研究

瑞雷面波在弹性楔状体中传播特性的研究,由于其涉及地形对面波传播的影响等,因而是一个长期受到地球物理学家关注的问题。瑞雷波在弹性楔状体中传播时,不仅与介质的性质有关,而且与楔状体的角度（地形起伏）有关。由于人射面波总是和体波耦合在一起,精确而完备的分析方法目前尚处于探索之中。本文着重对负地形进行了分析,以势函数表示波的传播,并使其交替地满足楔状体两侧界面的边界条件。通过模型正演分析,得到了不同楔状体角度与泊松比、透射能量的定量关系以及剩余场位移的极化曲线。正、负地形的数值计算结果,可以在实际应用中分析地形对瑞雷面波的影响时参考。     

界面缺陷对压电薄层复合结构中Love波的影响

基于剪切弹簧模型,建立考虑界面缺陷情形的弹性基底上覆盖压电薄层的复合结构中Love波的频散方程,并研究界面缺陷对Love波传播特性的影响,给出铝基底上覆盖PZT4压电薄层复合结构中Love波的频散曲线.数值结果表明:(1)对于长波情形,不同缺陷程度复合结构的Love波一阶模态的相速度均趋于弹性基底层的剪切波波速,而对于短波情形,则趋于压电薄层的Bleustein-Gulyaev(B-G)波波速;(2)界面缺陷的存在总是降低该复合结构内Love波的相速度,在一些特殊频率范围,Love波的相速度对界面缺陷非常敏感;(3)界面缺陷对压电层内的机械位移模态和电势模态有显著影响,且影响最大区域出现在界面附近.     

Laser-generated thermoelastic acoustic sources and acoustic waves in anisotropic plate

The effect of anisotropy on the ultrasound wave generation and propagation in the unidirectional fi- ber-reinforced composite plate has been investigated. A quantitative numerical model for the la- ser-generated ultrasound in the thermoelastic regime was presented by using a finite element method. All factors, such as spatial and time distributions of the incident laser beam, optical penetration, ther- mal diffusivity, and source-receiver distance can be taken into account. Numerical results show that the e...     

用UDEC模拟爆炸波在节理岩体中的传播

离散元程序 UDEC与有限差分程序 AUTODYN- 2 D相结合 ,用于模拟节理岩体中爆炸波的传播和节理对波传播的影响 .AUTODYN- 2 D用来模拟地下爆炸过程及生成的爆炸波 ,并输入到 UDEC,然后用 UDEC来模拟爆炸波在节理岩体中的传播 .研究表明 ,UDEC与 AUTO-DYN- 2 D相结合的方法在模拟爆炸过程和爆炸波在节理岩体中的传播是适合的     

Numerical analysis of tunnel reinforcing influences on failure process of surrounding rock under explosive stress waves

Based on mesoscopic damage mechanics, numerical code RFPA2D （dynamic edition） was developed to analyze the influence of tunnel reinforcing on failure process of surrounding rock under explosive stress waves. The results show that the propagation phenomenon of stress wave in the surrounding rock of tunnel and the failure process of surrounding rock under explosive stress waves are reproduced realistically by using numerical code RFPA2O; from the failure process of surrounding rock, the place at which surrounding rock fractures is transferred because of tunnel reinforcing, and the rockfall and collapse caused by failure of surrounding rock are restrained by tunnel reinforcing; furthermore, the absolute values of peak values of major principal stress, and the minimal principal stress and shear stress at center point of tunnel roof are reduced because of tunnel reinforcing, and the displacement at center point of runnel roof is reduced as well, consequently the stability of tunnel increases.     

极化捷变减小室内传播时延扩展

减小室内传播时延扩展对提高室内无线通信系统的性能有重要意义.通过深入研究了室内各种不同极化波的传播特性,分析指出小倾角正交极化波的正交性在室内传播中能较好保持,并在此基础上提出一种利用极化捷变减小室内传播时延扩展的思路.理论推导和仿真结果证明了其有效性.