轨道交通荷载下饱和地基中波阻板主动隔振研究

对列车-轨道子结构进行简化计算,基于薄层法原理推导了饱和地基的三维动力基本解答,为降低薄层法的计算深度,提高计算效率,对饱和半空间的刚度矩阵进行二阶Taylor级数展开,得到了饱和土的旁轴边界作为薄层法的底部边界;基于饱和土频域边界元法,建立了以薄层法基本解作为动力Green函数的饱和土半解析边界元法。对三维饱和地基模型的WIB主动隔振体系进行了详细的参数研究,得到了轨道交通荷载作用下饱和地基WIB主动隔振的规律。分析结果表明:在轨道交通荷载作用下,在饱和地基设置WIB隔振体系有显著的隔振效果;增加WIB的剪切模量、厚度和宽度均可提高WIB隔振效果,且仅需较小的尺寸即可实现。     

二维层状地基波阻板隔振分析

为了研究层状地基中波阻板的隔振效果，基于薄层法在研究层状介质中波的传播问题的高效性、边界单元法处理无限域问题的精确性，结合两种方法的优点，本文采用以薄层法层状半空间基本解答作为格林函数的边界元法，分别对上软下硬和上硬下软两种层状半空间地基中波阻板的隔振效果进行分析。研究表明：增加波阻板的厚度、提高波阻板的弹性模量可以显著提高隔振效果；分层土体厚度和土性对于水平和竖向的位移振幅衰减系数有较大影响。     

饱和地基中单排桩远场被动隔振研究

针对均质饱和地基中单排桩远场被动隔振问题,基于饱和多孔介质的边界元法,建立了以薄层法(TLM)基本解作为动力Green函数的饱和土半解析边界元法,该方法可有效分析饱和半空间的动力问题,是解决土-结构动力相互作用问题的一种有效工具。在此基础上,根据排桩与周围土体的邻接条件,推导得到了单排桩对Rayleigh波散射的三维边界元方程;运用上述边界元方程,对单排桩的远场被动隔振问题进行了详细的参数分析。结果表明:单排桩能以一个整体对Rayleigh波进行隔振;增加单排桩的桩长、桩径和桩身剪切模量均能有效提高其隔振效果;减小桩间净距也能够有效提高屏障的隔振效果。     

饱和地基中二维空沟远场被动隔振研究

针对饱和地基中二维空沟远场被动隔振问题,首先,基于饱和多孔介质频域边界单元法,建立了以薄层法(TLM)基本解作为动力Green函数的饱和土半解析边界元法,该方法可有效的分析饱和半空间的动力问题,是解决土-结构动力相互作用问题的一种有效工具。在此基础上,推导得到了空沟对Rayleigh波散射的二维边界元方程,对空沟的远场隔振问题进行了详细的参数分析。结果表明：设置空沟能够对地面振动起到较好的隔振作用;当空沟深度小于1个Rayleigh波波长时,提高空沟深度能够有效的提高其隔振效果;而空沟宽度对隔振效果的影响相对较小;饱和地基参数改变对空沟隔振效果影响不大。     

二维均质弹性地基Duxseal材料主动隔振研究

交通、机器运行、爆炸、打桩及其他人类活动会产生地面振动,不可避免地引起环境振动污染。提出一种具有优异阻尼性能的新型隔振减振材料—Duxseal——用于主动隔振以减少环境振动污染。基于二维半解析边界元法,编制计算程序,计算半空间均质弹性地基中Duxseal不同宽度、厚度及顶面距地表深度时地表水平位移振幅、竖向位移振幅和振幅衰减系数。分析了Duxseal参数变化对地表位移振幅的影响,并与WIB主动隔振进行了对比分析。此外,为验证Duxseal在自由场中的隔振性能,在某高速铁路试验段进行了一系列现场实测。计算结果表明,在竖向激振作用下,采用Duxseal材料作为主动隔振屏障能够有效地降低地表位移振幅;与WIB主动隔振不同,Duxseal材料只有在合理的宽度、厚度和较大的埋深条件下,才能达到理想的隔振效果;在一定范围内增加Duxseal材料的宽度、厚度或埋深,均可有效提高Duxseal材料的隔振效果。     

爆破中隔振孔对Rayleigh波的隔振效果分析

以理论分析为基础,研究了隔振孔对Rayleigh波的主动隔振计算流程,在弹性体半解析边界元法的基础上,推导出弹性半空间地层介质中隔振孔减振的边界元方程,并用MATLAB编制相关计算程序,计算并分析了弹性半空间介质中单排隔振孔的尺寸等参数对减振效果的影响规律并用实际案例进行验证。结果表明:随着隔振孔半径的增大,有效减振区域面积逐渐增大,减振效果逐渐上升,并且隔振孔中心线位置处的减振效果最佳。当采用单排隔振孔进行隔振时,隔振孔的半径对整体的减振效果有重要影响,为求获得良好的减振效果以及扩大减振区域面积,应尽可能使用孔径较大的隔振孔,隔振孔孔距应控制在一定范围内,并尽可能降低。     

爆破中隔振孔对Rayleigh波的隔振效果分析

以理论分析为基础,研究了隔振孔对Rayleigh波的主动隔振计算流程,在弹性体半解析边界元法的基础上,推导出弹性半空间地层介质中隔振孔减振的边界元方程,并用MATLAB编制相关计算程序,计算并分析了弹性半空间介质中单排隔振孔的尺寸等参数对减振效果的影响规律并用实际案例进行验证。结果表明:随着隔振孔半径的增大,有效减振区域面积逐渐增大,减振效果逐渐上升,并且隔振孔中心线位置处的减振效果最佳。当采用单排隔振孔进行隔振时,隔振孔的半径对整体的减振效果有重要影响,为求获得良好的减振效果以及扩大减振区域面积,应尽可能使用孔径较大的隔振孔,隔振孔孔距应控制在一定范围内,并尽可能降低。     

饱和地基中多排孔远场被动隔振分析

针对实际工程中单排孔隔振效果差的问题,采用饱和土半解析边界元法研究分析了多排孔的远场被动隔振效果。根据多排孔内表面的边界条件,推导得到了多排孔对入射Rayleigh波散射的三维边界元方程,编制了计算程序,对多排孔的远场被动隔振问题进行了详细的参数分析。结果表明:相对于单排孔,多排孔能够对入射Rayleigh波进行有效的隔振,且多排孔的排列方式对隔振效果影响较小;多排孔的排数以两排为宜,排间净距取排孔直径时隔振效果最优;多排孔每排孔的数量对隔振效果和有效屏蔽区域的面积影响较大,建议根据有效屏蔽区域来确定排孔孔数,且每排孔孔数不宜少于6个。此外,与单排孔隔振类似,排孔的深度宜取1倍Rayleigh波波长;随着孔间净距的增加,多排孔隔振效果逐渐劣化,多排孔不再呈一个整体对Rayleigh波进行隔振。     

非均质岩石力学问题的间接边界元法

本文从非均质体边界元法的基本原理出发，以四周受有均匀液压的非均质弹性体为全钮出了该类问题的间接边界元法的基本方程，并针对衬砌隧洞围岩的应力分析，探讨了该方法的具体实施及程序编制。     

耦合边界元法和等效源法的稳健CHIEF法

针对声学边界元法中解的非唯一性和奇异积分问题,基于组合亥姆霍兹积分方程公式(combined helmholtz integral equation formulation, CHIEF)法思想,将常规边界元方程和等效源方程进行联立,并利用两者方程系数矩阵间的耦合等价关系,间接替换计算常规边界元法中的奇异系数矩阵,进而提出一种具有全频域唯一解、高计算精度和高稳定性的耦合CHIEF法。该方法将等效源方程作为补充方程,不仅解决了传统CHIEF法内点补充方程失效的问题,而且矩阵的间接替换计算避免了直接计算奇异积分,显著提高了计算效率和精度。通过声辐射和声散射的典型算例对比了所提方法、常规边界元法、常规Burton-Miller法和等效源法的计算效果。结果表明,所提方法不仅在全波数域内均能获得唯一解,且其计算精度和效率均优于常规边界元法和常规Burton-Miller方法,其系数矩阵条件数远低于等效源法。     

各向异性外问题的非均匀网格的自然边界元法及其耦合法

本文对于无界区域上各向异性外问题提出了在椭圆边界非均匀网格上的自然边界元法及其与有限元法的耦合法,证明相应的收敛定理和误差估计式,并且在这两种方法中引入基于等分布原理的移动网格技巧.最后,通过数值结果表明了误差收敛理论的正确性以及所提方法和技巧的有效性.     

非均匀材料破坏过程数值模拟的边界元法研究

用格子模型和统计分布模拟非均匀材料性质的初始分布,针对二维非均匀材料格子模型建立了重复多子域边界元法求解方程。通过把各行子域集成为亚子域,然后对链状排列的亚子域应用域转移矩阵法进行求解。由于使用的域转移矩阵法对内存的要求仅略大于一个亚子域的求解,以及重复多子域法只需要进行一次系数矩阵积分,因而可以大大提高求解的规模和效率。在此基础上,对非均匀脆性材料在简单载荷作用下的破坏过程进行了数值模拟。采用重复多子域法和域转移矩阵法,可以得到子域内高精度的连续应力分布,为进一步研究非均匀材料裂纹萌生、扩展和破坏过程提供了基础。     

边界元法在环境声学中的应用

边界元法是边界积分方程的数值解法 ,是随着计算机技术的发展而出现的。建立声学边界积分方程分两种方法 :直接法与间接法。本文介绍了边界元法在环境声学中的应用 ,如声屏障和不同情况下道路周围的声场分布、复杂气象条件对声传播的影响的问题等。由于边界元法是半解析半数值解法。在解边界积分方程时会遇到解的存在与唯一性问题。     

用虚裂纹模型研究混凝土裂缝扩展的边界单元法

本文将虚裂纹模型引入边界元法中,从而推出了用虚裂纹模型研究混凝土裂缝扩展过程的边界元法。由于边界元法在解决断裂问题时的优势,使得该法成为分析混凝土裂缝的有效方法之一。文中利用自编程序,给出了算例。     

三维热弹性力学问题的混合边界元法

本本文给出了三维无限大域内点热源作用下的位移、应力场基本解。采用基于虚拟热源法的间接边界元法和直接边界元法的混合边界元法求解三维有限域热弹性力学问题,有效地避免了热弹性力学问题中域内积分的处理。数值计算表明混合边界元法求热弹性力学问题具有简单方便、精度较高的优点。     

周期隔振设计用于直升机舱内噪声抑制的研究

通过对主减速器支撑结构进行周期隔振设计,开展舱内噪声抑制研究。首先,设计了两种周期隔振结构,建立了周期隔振结构的声振分析模型以及作封闭腔体简化的直升机舱室模型;其次,开展了周期隔振结构与均匀连续隔振结构对比研究,分析了周期性设计对隔振结构自身振动传递、单层隔振系统声振响应以及舱内噪声的抑制效果。研究表明:相对于采用非周期隔振设计的情况,周期性设计使结构振动与噪声得到了显著抑制;通过周期隔振结构优化设计,可以在不增加附加质量的情况下,取得更好的减振降噪效果。     

弹性力学的样条边界元法

本文对弹性力学问题提出一个样条边界元法。文中用三次B样条函数来逼近边界未知量,并且利用域外奇点法建立了样条边界元法的计算格式。这种计算格式十分简单,容易在微机或小机上实现。利用域外奇点法建立起来的计算格式,完全可以避免奇异积分。计算结果表明,样条边界元法是一个经济有效的计算方法。     

随机激励下结构振动声辐射的灵敏度分析和优化设计

基于有限元法、边界元法和虚拟激励法,对随机激励下结构振动声辐射灵敏度分析及优化设计问题进行研究.有限元法用于计算结构谐振响应,边界元法用于计算结构振动声辐射,虚拟激励法结合有限元和边界元计算随机激励下结构振动声辐射问题.提出随机激励下结构振动声辐射问题的优化模型及求解算法流程,重点推导了其灵敏度分析公式.数值算例验证了灵敏度分析的准确性及优化求解算法的有效性.     

平面弹性波入射下空沟隔振的解析分析EI北大核心CSCD

基于复变函数理论和保角映射方法,采用波函数展开法及多级坐标变换技术,解析求解了半无限空间中空沟对平面SH波和平面P波的隔振问题。首先,通过设虚源法和大圆弧假定法分别给出了平面SH波和平面P波入射半无限空间时的散射场。然后由空沟边界及大圆弧边界处的应力自由边界条件建立无穷阶线性方程组,并通过对该方程组的求解给出了空沟对平面SH波和平面P波散射的解析解答。最后,参数分析了激励频率、空沟深度等因素对隔振效果的影响规律。结果表明,空沟对平面SH波和平面P波的隔振效果随着入射波频率的增大而增大,随着空沟深度增大而增大。     

大型浮筏隔振系统筏架耦合振动研究

大型浮筏隔振系统中的筏架(中间质量)是隔振系统振动传递控制的一个重要环节,使筏架前几阶模态频率避开隔振系统的低频特征频率是提高隔振系统低频隔振效果的关键。以大型隔振系统为研究对象,着重分析大型隔振系统筏架的上、下层支承边界特性对其前几阶模态振型和频率的影响,为提高大型隔振系统的低频隔振效果提供参考。