埋置移动荷载作用下饱和成层地基-梁耦合系统动力响应分析

针对地铁列车运行中引起的地表振动问题,研究了埋置移动荷载作用下饱和成层地基-梁耦合系统的动力响应。将地基土体采用Biot饱和多孔介质理论来模拟,将地下轨道结构简化为埋置无限长Euler-Bernoulli梁,埋置移动荷载作用在梁上。并采用传递透射矩阵法(TRM法)考虑地基的成层性。利用Fourier变换及逆变换,结合梁与土体间的力与位移连续条件,得到了地基在时间空间域内的动力响应解答。当饱和成层地基退化为均质黏弹性地基时,所得解与已有解能很好地吻合。最后,通过数值算例分析了梁的刚度﹑埋置深度及荷载移动速度、频率等因素对地表振动的影响。     

横观各向同性饱和层状地基的三维稳态动力响应

首先引入状态向量,将直角坐标系下横观各向同性饱和土的Biot波动方程转化为一组状态方程,然后基于双重Fourier变换,求解了状态方程并得到传递矩阵.进而利用传递矩阵,并结合饱和地基的边界条件、排水条件及层间接触和连续条件,求解了横观各向同性饱和层状地基的稳态动力响应问题.数值算例表明采用各向同性饱和介质的动力学模型,不能准确描述具有明显各向异性特性的饱和土地基的动力特性.     

非饱和土地基振动响应分析

非饱和介质波动理论的发展,使得非饱和土地基动力响应问题求解成为可能。根据现有的非饱和多孔介质动力方程,采用解耦技术,建立非饱和多孔介质动力反应分析的显式有限元分析方法,并编制相关计算程序。通过与已有解析解的对比,验证了方法及程序的正确性和精度。利用该方法,分别分析了刚性基础与柔性基础条件下非饱和土地基振动问题,重点讨论了饱和度对非饱和土地基振动响应的影响,结果表明:刚性基础条件下地基的振动响应大于相同条件下柔性基础地基振动响应;土体饱和度S_r=1时地基各点振动比S_r1时明显减小;刚性基础条件下,S_r1时,随着饱和度增加各点竖向位移减小,水平位移增大,而柔性基础条件下,S_r1时,饱和度对地基各点振动的影响有限。     

Winkler地基上矩形薄板的振动响应分析

为了减缓XX核电站柴油机冷却水回水管道振动,在冷却水回水管与涡轮增压器间安装H型支架。通过运行时此管道系统在线实时振动应力测量与分析,评估处于松开和固紧两种情况下支架的实际减缓振动的有效性。为系统减振设计提供技术支持。     

一维分数导数粘弹性饱和多孔介质层的稳态响应

固相骨架的应力-应变关系利用分数导数粘弹性Kelvin 模型来描述,在流相和固相微观不可压以及小变形的假定下建立了分数导数粘弹性饱和多孔介质层一维稳态响应的数学模型和运动控制方程,求得了分数导数粘弹性饱和多孔介质层一维稳态响应的固相位移和液相位移。通过数值算例分析了分数导数的阶数对稳态响应的影响。研究结果表明:固相位移和液相位移随频率的增大逐渐趋于零,在低频时,分数导数的阶数越大固相位移和液相位移越大。     

粘弹性复合材料夹芯板的稳态响应分析

芯材采用Kelvin粘弹性本构模型,推导了复合材料夹芯板的动力学方程,运用模态正交原理,以Navier完备解形式求解了四边简支正交对称铺层层合板的稳态响应,并给出了固有频率和结构损耗因子的解析解。通过固有频率的有限元解对比验证了数值计算的可靠性。分析了芯材剪切模量和芯材厚度对结构固有频率和损耗因子的影响。探讨了稳态响应的收敛性,并得到结构稳态响应振幅与频率的关系,分析了芯材损耗因子对结构稳态响应的影响。结果表明：芯材剪切模量存在最佳设计值;结构首阶模态特性主导结构的稳态动态响应。     

饱和地基上刚性圆板的扭转振动

用解析的方法首次研究了饱和地基上刚性圆板的扭转振动特性.首先运用Hankel变换求解饱和介质动力问题的控制方程,然后按混合边值条件建立了饱和地基上刚性圆板扭转振动的对偶积分方程,并把对偶积分方程化为第二类Fredholm积分方程.文末数值算例给出了动力柔度系数和扭转角幅值随无量纲频率的变化曲线,并与单相弹性介质情况进行了对比分析.数值结果表明:与经典的弹性介质上基础的振动特性相比,水相的存在对饱和地基上刚性圆板的扭转振动特性有一定的影响,且在共振频率附近可以减弱其振动,当土体渗透性较好时更是如此.     

饱和地基上弹性圆板的固结位移

 采用Laplace变换及Hankel变换研究弹性圆板在饱和地基上的固结位移．在Laplace变换域上建立了求解弹性圆板固结位移的第二类Fredholm积分方程，由数值反变换获得时域解，给出了对工程实践有参考价值的计算结果．计算结果表明，弹性板的固结位移随饱和土的排水泊松比的减少而增加，而弹性板的初始位移随饱和土的不排水泊松比的减少而增加．     

埋置移动荷载作用下成层饱和地基的动力响应

利用Fourier变换和传递反射矩阵法（TRM法）研究了成层饱和地基在埋置移动荷载作用下的动力响应。土体被假设为完全饱和的多孔弹性介质并且服从Biot多孔弹性波动方程,用修正粘滞阻尼模型来描述土体的粘弹性行为,采用TRM法来考虑饱和地基的成层性,利用Fourier变换和Fourier逆变换得到了埋置移动荷载作用下饱和地基动力响应积分形式解答。当饱和成层地基退化单层饱和地基时,该文解与已有解能很好的吻合。最后,通过数值计算分析了埋置荷载深度﹑荷载速度、荷载频率及软硬夹层对动力响应的影响。     

饱和地基上列车运行引起的地面振动特性分析

从饱和土Biot波动方程出发,基于二次形函数薄层法,将圆柱坐标系下饱和土的Biot轴对称波动方程在竖向进行离散,沿切向及轴向坐标分别进行Fourier级数分解和Hankel变换,得到饱和地基频域-波数域中的位移基本解,再利用Hankel逆变换和Fourier综合,求得频域柱坐标系下的位移表达。结合移动列车-轨道-地基的振动模型,对饱和地基上列车运行引起的地面振动进行了分析,讨论了动力渗透系数、孔隙率和动力流体粘滞系数等参数对地面振动传播与衰减的影响规律,并与弹性地基的振动衰减进行了比较。结果表明:在不同列车运行速度下,饱和地基和弹性地基的竖向位移振动响应差异较大;饱和土体的动力渗透系数、孔隙率和孔隙流体动力粘滞系数是影响地面振动的主要参数。     

粘弹性地基上弹性板受刚体撞击的动力响应分析

本文针对工程实际中所遇到的撞击问题,在事先仅知撞击体初始速度的情况下.研究分析了半无限粘弹性Winkler地基上的矩形弹性薄板受刚体撞击的动力响应问题,推导出了关于撞击力F(t)的非线性Volterra积分方程,给出了薄板位移响应W(x,y,t)的一般表达式,并给出了求解计算的数值方法。作为应用实例,本文对弹性方薄板受刚球撞击问题进行了分析计算,并与无粘性支承时的结果进行了对比讨论.     

软土地基弹塑性地震响应分析

基于非等向化模量场增量弹塑性模型，建立了平面应变问题的弹塑性动力分析方法，进而分析了一简化条形软土地基的弹塑性地震响应，本文方法为进一步探讨地震中地基与建筑物相互作用问题提供了一条新途径。     

换热器内部流体诱发振动稳态响应分析

针对换热器结构振动特性问题,分析换热器内部流体诱振引起的换热器整体振动,得到换热器固定约束处的支反力。为此提出从流体到固体侧的单向耦合,利用商业CFD软件FLUENT计算流体场,得到换热器壳面和管束上的压力分布,利用MATLAB处理FLUENT输出的流体压力,并且对压力做频谱分析,结构建模采用线性模型,不考虑结构的非线性因素,将频率信号加载到ANSYS中做单频率的谐响应分析,得到支撑处的单频支反力,然后叠加各个频率成分得到稳态多频率成分的支反力。     

饱和土中桩竖向振动响应分析

基于Biot动力固结方程,研究了三维轴对称条件下饱和土中端承桩竖向耦合振动问题。首先对固结方程进行变形,通过算子分解法和分离变量法得到土体体积应变和空隙水压力的解,进而求得饱和土层竖向振动的解析表达式,然后联系桩土耦合条件,得到桩土系统的定解。通过与李强解对比,发现两解基本一致。对桩顶阻抗进行参数分析,得到一些有益的结论。     

桩—土系统稳态激励的响应分析

本文将桩的波动方程考虑为线性的，而将埋入土中一端的边界条件考虑为非线性的，用摄动法对稳态激励进行响应分析。求出了桩—土系统动力学方程的近似解析解，对桩基的无损检测和地震分析均有参考价值。     

弹性半空间地基上两端自由梁稳态振动研究

基础梁是一种基本的工程受力构件,广泛应用于交通工程和工业民用建筑中,因而受到广泛重视和研究.弹性基础梁稳态振动的关键是要确定梁下地基反力分布函数。现有关于地基反力的稳态振动方法大致分为两类：Winkler地基模型或双参数地基模型以及弹性理论方法。然而Winkler地基模型或双参数地基模型忽略了地基的连续性。而按弹性半空间理论计算弹性地基梁的问题实际上是解决接触问题。     

弹性地基上高层建筑结构对确定性动力作用的稳态反应

本文通过对稳态反应随时间变化规律的分析和预测,将半无限大弹性地基上高层建 筑结构对多维确定性动力作用的稳态反应问题转化成了常微分方程组的边值问题。通过对某 一高层筒中筒结构的分析计算,得出了相当合理的结论：那就是当激励荷载的频率与结构系 统的自振频率很接近时,结构的反应会出现非常大的突变。     

弹性地基梁动力响应分析的新方法

本文首先建立有阻尼弹性地基梁动力学的一类变量广义Ｈａｍｉｌｔｏｎ型拟变分原理，它能反映动力学初值－边值问题的全部特征。     

移动荷载作用下饱和地基上板式轨道动力分析

采用半解析法研究了列车荷载作用下板式轨道-下卧饱和土体系统的动力响应问题.采用双层弹性Euler梁来模拟板式轨道中的钢轨和轨道板,采用弹簧-阻尼器来模拟轨下垫圈.列车荷载采用一系列移动的点荷载来模拟,下卧土体采用多孔饱和半空间模型,并假定半空间土体表面与轨道板接触面完全透水.利用Fourier变换方法在变换域内求解轨道和土体的控制方程,饱和土体动力响应在时域内的结果通过快速Fourier变换求得.文章中主要研究了轨道板刚度和土体渗透系数对土体位移和加速度响应的影响.研究表明,土体中液相介质的存在会对土体的振动响应产生很大影响,且适当增大轨道板刚度可有效控制高速列车引起的土体动力响应.