表层季节性冻土对地震资料品质的影响

大部分农田、草原区由于地表植被的保护，地震勘探只能选择在农作物收割后的冬季施工。中国北方地区基本在每年10月中旬浇灌农田，导致土壤含水性高，冬季会形成一套高速冻土层，增加了近地表结构的复杂性。可控震源在地表激发信号，地震波在冻土层中传播会受到冻土介质共振频率的影响，减弱了地震波低频信号的能量。为此，提出利用冻土的耦合共振频率，开展冻土层的地震波传播机理研究。结果表明，冻土层覆盖后，接收的低频信息减弱，频谱整体向高频端移动。实际资料处理表明，冻土层耦合共振频率可拓展高频、补偿低频，适用性强。该方法为季节性冻土地区可控震源采集资料品质的改善提供了一种解决思路。     

用于声化学的复合换能器的研究

设计了一种夹心式纵弯复合振动模式超声换能器,该换能器由纵向夹心式压电超声换能器与弯曲正六边形薄板组成。采用有限元方法,对一定几何尺寸边界自由的正六边形薄板进行模态分析,得到中心位移最大的某一模态,设计以该模态的频率作为共振频率的纵弯复合模式换能器。当复合振动系统振动模式的共振频率与纵向换能器的共振频率以及正六边形薄板弯曲振动的共振频率一致时,复合振动系统具有较高的有效机电耦和系数,系统声辐射能力较强;频率的理论与测量值的误差可能是设计纵向换能器时未考虑预应力螺栓、前后盖板的形状以及横向振动的影响,材料参数的取值与实际值有误差。弯曲振动的正六边形薄板的几何尺寸大,将会增大复合振动系统声波的辐射面积,因此可以改善局部空化腐蚀问题,并且可以提高槽内声场的均匀性,从而可以提高声化学产率;实验结果表明,换能器的共振频率测试值与设计值基本吻合。     

基于人工声学信号的岩体状态和动力现象监测系统САКСМ应用北大核心

随着矿井开采深度的增加,围岩的应力应变状态在动力现象危险带的形成中起着决定性作用。为了实现工作面附近岩体应力应变状态的连续自动化预测,基于动力现象危险性形成的顶板变形延迟理论和人工声学信号的弹性共振频谱特性,根据动力现象危险性人工声学预测在俄罗斯多年的研究试验成果和安全法规的最新要求,研制了岩体状态声学监测和动力现象预测自动化系统САКСМ,并在生产矿井进行了试验应用。系统运行结果表明:在顶板岩层的不同变形阶段,工作面附近岩体的应力应变状态不同,对应的人工声学信号的频谱特性不同,根据人工声学信号的共振频率、振幅及其动态,可以评价顶板岩层中软化接触面的发育位置及其弱化程度,分析工作面附近岩体变形状态和动力现象危险性;相对应力系数监测工作面附近岩体状态,反映了变形延迟和潜能积聚水平,代表了动力现象危险性严重程度,在工作面附近相对应力系数显著增大,最大值超过背景值的2倍以上,能够可靠预测出工作面前方的矿山压力升高带;当工作面距离地质破坏7 m以远时,地质破坏系数显著增大超过其临界值,达到背景值的3倍以上,能够可靠预测出工作面前方的地质破坏;相对应力系数与回风流瓦斯体积分数成线性反比关系,回风流瓦斯体积分数随着相对应力系数的增大而减小,随着相对应力系数的减小而增大,工作面附近岩体的应力状态对瓦斯涌出起着控制作用。     

超长期循环荷载作用下海上风机大直径单桩动力特性演变规律研究

大直径单桩基础是目前应用最广泛的一种海上风机支撑结构，其现有相对成熟的研究主要集中在承载力、累积变形和初始动力特性计算等问题。而海上风机对海洋环境中的风、浪、流、地震波及其运行荷载等动荷载非常敏感，因此在长期循环荷载作用过程中，其振动特性变化规律必须得到充分研究。通过在干砂中对大直径单桩进行室内1g模型试验，以模型桩承载力为参考值，施加相同频率、不同幅值的循环荷载，并在加载过程中进行频响分析，得到桩顶水平位移频响函数，进而得出了以下结论：(1)桩基一阶共振频率随循环次数增大而增大；(2)阻尼比随循环加载次数整体呈降低趋势；(3)桩顶刚度则受循环荷载的致密作用和振动坑的形成等多因素影响，割线刚度主要呈下降趋势，卸载刚度呈增大趋势。     

不同温度下EPE振动特性有限元分析

发泡聚乙烯(EPE)作为常用的缓冲包装材料，在运输过程中由于受到环境温度影响，改变了材料的隔振性能，容易对产品造成损坏，因此，研究了温度变化对EPE振动特性的影响。在-20～60℃温度范围下进行静态压缩和正弦扫频振动实验，获得不同温度下EPE的弹性模量和阻尼比。建立EPE正弦扫频振动有限元仿真模型，并且证明模型的准确性，利用有限元分析静载荷和EPE厚度对共振频率的影响。结果表明，在同一应变条件下，EPE缓冲材料的屈服应力随着温度的升高逐渐减小；不同温度下，实验与仿真共振频率的误差均小于6.9%,最大振动传递率的误差均小于1.68%;在不同温度下，共振频率随着静载荷和EPE厚度的增加均呈Allometric幂函数减小，在不同静载荷和EPE厚度下，共振频率随着温度的升高均呈线性减小。     

多激励下结构反共振频率的计算和配置

反共振频率是指结构在激励力作用下，某个自由度的振动响应为零的频率，其在结构的局部振动控制中具有重要意义。提出了一种结构在多激励作用下反共振频率的计算方法，并基于该计算方法和部分特征结构配置方法实现了结构在多激励作用下反共振频率的配置。基于结构的质量阵、刚度阵和激励力向量构造出一个线性矩阵，该矩阵的特征值即为多激励作用下结构的反共振频率。分别以线性面载荷激励的矩形板和多个激励下的弹簧质量系统为例，计算了反共振频率，并使用质量阵/刚度阵修改方法和附加简单振子方法配置了结构的反共振频率。数值结果验证了计算方法和配置方法的准确性。