层状土中考虑剪切变形的单桩水平振动解析解

针对桩基水平振动分析问题，建立了能够同时考虑桩体弯曲和剪切变形的桩土计算模型.采用与频率相关的刚度系数和阻尼系数来模拟土对桩的动反力，简化桩体为Timoshenko梁，得到了层状黏弹性地基中能同时考虑桩体弯曲和剪切变形的单桩的水平振动解析解.研究了桩土模量比、桩体长径比、地基成层性以及激振频率对桩基动力响应的影响.并且在给定桩土参数的情况下，把同时考虑桩体弯曲和剪切变形的解析解与只考虑弯曲变形的解进行了比较.结果表明，忽略桩体水平振动时的剪切变形可能会带来较大的误差.     

饱和黏弹性土中端承桩扭转振动的对比分析

采用Kelvin模型模拟饱和土体和桩的相对滑移,在频率域内研究了饱和黏弹性土层中端承桩的扭转耦合振动.饱和土体的力学行为利用Biot模型描述.将土骨架视为具有分数阶导数本构的黏弹性体,采用Novak薄层法,得到了桩扭转振动时饱和黏弹性土层的动力阻抗.利用Euler-Bernoulli杆模型模拟桩的力学行为,给出了饱和分数导数黏弹性土层中端承桩扭转振动的分析方法和桩顶动力复刚度的解析表达式.在此基础上,分别对以下几个方面进行了对比分析：经典弹性模型、分数导数黏弹性模型和标准线性固体模型的结果;三维模型和薄层法的结果;桩土界面有无相对滑移的结果.考察了分数导数模型参数、饱和土和桩各参数对桩顶刚度因子和等效阻尼的影响.结果表明：在高频处完全接触条件下桩顶刚度因子和等效阻尼的振幅小于滑移条件下;随着阶数和材料参数比的增加,桩顶刚度因子和等效阻尼都有所减小.     

考虑翘曲应力及转动惯量和剪切变形影响的长叶片耦合振动

在文献（９）的基础上考虑了转动惯量和剪切变形的影响，应用哈密顿原理推导出长叶片在考虑翘曲应力时纵向伸缩，双向横弯曲和扭转耦合振动的连续体动力学方程和边界条件。     

分数导数Kelvin粘弹性土中管桩的扭转振动

将管桩桩周土和桩芯土均看作粘弹性介质,同时运用分数导数Kelvin粘弹性本构模型描述桩周土和桩芯土的应力应变关系。仅考虑桩周土和桩芯土的环向位移,通过Fourier变换和分离变量法求解了桩周和桩芯分数导数Kelvin粘弹性土的扭转振动。考虑桩周土和桩芯土对管桩的作用力,建立了分数导数Kelvin粘弹性土中管桩的扭转振动方程,通过求解管桩的扭转振动得到了频率域内管桩桩顶的扭转复刚度。结果表明：桩周土本构模型参数α₁和T_b1对管桩的扭转振动有一定的影响,而桩芯土的本构模型参数α₂和T_b2对管桩扭转振动的影响与频率有关;桩芯土与桩周土剪切模量比μ小于1且μ较大时,扭转复刚度实部和虚部随频率变化曲线波动较大,而μ大于1时其对管桩扭转振动的影响很小;管桩壁厚、长径比和管桩与土体的剪切模量比G_p对管桩的扭转影响较大。     

基于分数阶导数的岩石蠕变本构模型研究

针对组合元件模型无法描述岩石非线性蠕变加速阶段的劣势问题,将基于分数阶理论的软体元件和弹簧元件与一个由摩擦件及牛顿黏壶并联组成的非线性黏塑性组合体串联,组成一个能较好描述岩石蠕变全过程基于分数阶导数的四元件蠕变模型.分析岩石蠕变3个过程特点,推导出四元件模型的表达式.结合锦屏水电站绿片岩、万州红层砂岩和长山盐岩的蠕变试验数据,对该分数阶模型进行拟合,发现调整分数阶模型中的分数阶数可以更好模拟岩石等速蠕变阶段的非线性渐变过程,同时该分数阶模型也能体现加速蠕变阶段岩石应变随时间发展呈现指数函数增长的特点.通过对比,认为该分数阶模型能很好模拟岩石蠕变的全过程,且模型组合简单、参数少,具有良好的实际应用价值.     

饱和黏弹性土中单桩的纵向振动

基于Biot两相介质模型,在频率域内研究了简谐荷载作用下饱和黏弹性土中桩纵向耦合振动特性.借助Novak平面应变模型推导了饱和黏弹性土层的控制方程.将桩等效为一维杆件模型,建立了桩的振动方程.根据桩土连续性条件,求得了桩顶的动力刚度和动力阻尼.与Novak解进行了对比,并考察了长径比、流固相互作用系数、土骨架的阻尼比、桩土模量比等参数对饱和土桩系统纵向振动的影响.结果表明：单相和饱和黏弹性土中桩的动力特性存在一定差异;随着长径比的增加,动刚度因子和等效阻尼的共振效应明显减弱;而随着模量比的增加,共振效应和基频都有所增大;流固相互作用系数和土骨架的阻尼比影响相对较小.     

含分数阶导数的粘弹性固体模型及其应用

从分数导数的定义出发 ,提出了在粘弹性经典模型理论中用Abel粘壶取代传统的牛顿粘壶的新观点 ,构造出来的含分数导数的标准线性体可以很好地描述真实材料的松弛和蠕变现象 ,并且其松弛模量和蠕变柔量可以严格作到Stieltjes卷积为单位阶跃函数 ;含分数导数的标准线性体模型可以在很宽广的频率范围内同时很好地模拟真实材料的存储模量和损耗模量 ,在粘弹性理论中有着广泛的应用前景     

黏弹性地基中楔形桩水平振动特性研究

为完善楔形桩的水平振动理论以便更好地使用,基于Timoshenko梁模型,研究黏弹性地基中水平简谐激振力作用下的楔形桩水平振动问题。首先,分别采用Winkler地基模型和Timoshenko梁模型模拟黏弹性地基和楔形桩,建立楔形桩-土系统横向耦合振动模型。进一步采用分离变量法和传递矩阵法推导得到楔形桩桩身水平位移、弯矩和剪力的解析表达式,并基于所得解详细讨论桩土设计参数对楔形桩空间响应和时间响应的影响。最后,将本文解与Euler梁模型的解进行比较,分析两种模型解的差异。结果表明:桩顶部的动力响应受楔角改变的影响很小;整个桩体的动力响应基本随桩土刚度比的增大而明显增大;随着无量纲频率的增大,桩身水平位移逐渐减小;虽然Timoshenko梁模型与Euler梁模型在小长径比下存在一定差异,楔角对两种模型造成的影响基本相同。     

含分数阶导数的粘弹性固体模型及其应用

从分数导数的定义出发，提出了在粘弹性经典模型理论中用Abel粘壶取代传统的牛顿粘壶的新观点，构造出来的含分数导数的标准线性体可以很好地描述真实材料的松驰和蠕变现象，并且其松驰模量和蠕变柔量可以严格作到Stieltjes卷积为单位阶跃函数，含分数导的标准线性体模型可以在很宽广的频率范围内同时很好地模拟真实材料的存储模量和损耗模量，在粘弹性理论中着广泛的应用前景。     

分数阶黏弹性有限元及其在围岩变形中的应用

在经典力学所得到的黏弹性动力学方程的基础上,引入分数阶微积分基本理论,获得了分数阶黏弹性动力学方程。与有限单元法基本理论相结合,最终获得分数阶黏弹性有限单元法的方程表达式。参考整数阶New-mark积分方法,获得了分数阶New-mark的积分方案与数值实现方法。计算了开孔为巷道形状的无限大平面弹性区域的算例,对比了黏弹性有限单元法的整数阶与分数阶形式的计算数据。验证结果表明分数阶粘弹性有限单元法具有分数阶流变模型平稳的优势,同时又有比有限元法更好的收敛精度。     

具有半封闭隧道的饱和粘弹性土动力特性

考虑介质和流体的压缩性,根据Biot理论和弹性壳体理论,在频率域内研究了饱和分数导数粘弹性土体-半封闭圆形隧道壳体衬砌系统耦合振动.将土体视为液固饱和多孔介质,选择反映介质流变特性的分数导数模型描述土骨架的应力-位移本构关系,又引入部分透水的边界条件,得到了饱和粘弹性土体中半封闭隧洞内边界分别在轴对称荷载和流体压力作用下位移、应力和孔压的表达式.进行了参数分析,研究表明:轴对称荷载条件下,分数导数阶数对系统响应的影响远大于流体压力情形下的动力响应,且存在明显的共振效应,但流体压力条件下不产生共振现象.     

考虑桩-土相互作用的粘弹性土中管桩的纵向动力阻抗分析

在考虑三维波动的条件下,利用分离变量法求解了管桩桩周和桩芯粘弹性土层的竖向振动,对粘弹性土层中弹性端承摩擦管桩与土层的耦合振动问题进行了研究,得到了粘弹性土层中管桩的复刚度和桩顶导纳.讨论了桩周土和桩芯土剪切模量比、粘滞阻尼系数比和管桩内外半径比对管桩竖向动力阻抗的影响.     

具有分数导数粘性阻尼的单轴向隔振系统的隔振性能分析

对于阻尼器为高分子阻尼材料的隔振器,阻尼力和相对位移之间的关系用分数导数模型来描述,建立了具有分数导数粘性阻尼的单向隔振系统的控制方程,借助于分数导数的性质得到了隔振系统的绝对传递率和相对传递率,并讨论了相关参数对具有分数导数粘性阻尼的单向隔振系统隔振性能的影响.     

齿轮—转子—轴承系统弯扭耦合振动的新模型

本文指出了目前文献中齿轮—转子—轴承系统弯扭耦合振动数学模型的不足，通过计入齿轮啮合线瞬时位置的变化对动态啮合力的影响，建立了新的弯扭耦合模型，在此基础上给出了系统弯扭耦合振动的振动方程组，更全面地描述了系统的振动特性。     

层状地基中单桩-桩帽-土共同作用等效剪切位移法

基于单桩-桩帽-土共同作用的特征,推导了桩和桩帽下土体的荷载传递矩阵,提出了层状地基中带帽单桩的等效剪切位移法。当桩与桩帽下土体以及桩帽下土体与桩帽外侧土体交界面处的位移协调时,分别建立桩与桩帽下土体的平衡微分方程;考虑交界面处的相对滑动时,桩与桩帽下土体交界面处的侧摩阻力较大导致非线性,主要表现在桩与桩帽下土体间的相互滑动;当帽桩较小时,桩帽下土体与桩帽外侧土体交界面处的侧摩阻力引起的桩帽外侧土体自由位移场比较小。与有限元法、已有理论分析方法以及模型试验的对比表明桩帽的加入可明显增大带帽桩的整体刚度,并且一定尺寸的桩帽下桩体长径比的增大不会无限增大带帽单桩的整体刚度,桩帽始终贡献一定的荷载分担比例。     

膨胀土中桩侧阻力的静载试验研究

通过室内模型试验，研究和分析了不同荷载以及不同时间条件下膨胀土地基中桩侧阻力的时程性。试验研究发现：相同时间、不同荷载作用下，桩身不同深度处侧阻力随荷载增加呈线性分布，靠近桩顶截面的侧阻力增加趋势更快，靠近桩端截面的侧阻力增加趋势相对较慢；在同级荷载不同时间条件下，桩身不同深度处的侧阻随时间增加变化不大。在试验研究的基础上，还对桩侧阻力的影响因素作了相关的理论分析和探讨。     

基于Bingham模型考虑根系固土的边坡渐进变形模拟

把Bingham模型用于综合考虑植被根系固土作用的边坡变形分析中。由于含水量影响坡土的黏滞性系数,同时根系沿着坡土深度呈一定分布,因此分别假定黏滞性系数和根系提供的抗滑力为随坡土深度变化的简化函数,求解边坡滑移变形的位移显式表达式,由数值方法求解更为复杂的边值问题。将模型计算值与1个生态边坡实测值相比较,结果表明:Bingham模型计算结果能反映边坡滑移变形中的剪切层;根系分布深度、宽度及其随坡土滑移时间变化分布等亦是模型应该考虑的因素。