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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 203 毫秒
1.
借助Biot多孔介质波动理论,采用多极坐标和复变函数方法,对弧形沉积渠道在入射地震纵波作用下的动态响应问题进行了研究.首先利用复变函数求解半空间多孔介质和弧形沉积渠道中满足Helmholtz方程的复势函数在极坐标下的通解;然后在复平面极坐标下把半空间多孔介质和弧形沉积渠道中的应力、位移和孔压用各自的势函数通解表示出来,并构建两个半径不等的大圆弧分别表示半空间直边界和沉积渠道结构直边界,随后利用两个大圆弧边界条件、半空间多孔介质和沉积渠道结构的交界面的连续条件及透水条件列出一组方程组,并对其联立求解得出未知系数值,从而求出两种介质中的势函数的特解;最后用所求的势函数特解求解并讨论了半空间多孔介质与沉积渠道交界处动应力集中系数和孔压集中系数在不同的参数条件下的分布及规律.  相似文献   

2.
多孔饱和半空间上弹性圆板垂直振动的积分方程   总被引:5,自引:0,他引:5  
金波 《力学学报》2000,32(1):78-86
应用新的方法求解多孔饱和固体的动力基本方程-Biot波动方程,首先把Biot波动方程化为仅有土骨架位移和孔隙水压力的偏微分方程组,并且逐次解耦方法(不引入位移势函数)求解此偏微分方程组,然后按混合边值条件建立多孔饱和半空间上弹性圆板垂直振动的对偶积分方程,用Abel变换化对偶积分方程为第二类Fredholm积分方程。文中考虑两种孔隙流体的表面边界条件:(a)半空间表面(包括圆板与半空间的接触面)是  相似文献   

3.
内部荷载作用下圆柱形孔洞的动力响应解答   总被引:2,自引:0,他引:2  
考虑土与衬砌结构的动力相互作用,本文研究了内源荷载作用下,圆柱形孔洞的动力响应问题.将土体和衬砌结构视为弹性均匀介质,通过引入势函数将位移控制方程化为二维轴对称波动方程.采用拉普拉斯变换,得到土体及衬砌的位移应力的表达式.利用土体与衬砌结构之间的连续性条件和衬砌结构内边界上的边界条件,可确定表达式的未知系数.采用逆拉普拉斯变换的数值方法,给出了问题的数值解.分析了土中圆形衬砌结构的动力响应随土体和衬砌结构参数的变化规律.  相似文献   

4.
饱和土与衬砌动力相互作用的圆柱形孔洞内源问题解答   总被引:2,自引:1,他引:1  
考虑饱和土与衬砌结构的动力相互作用,该文研究了内源荷载作用下圆柱形孔洞的动力响应问题.将饱和土体和衬砌结构分别视为流固耦合介质和弹性均匀介质,通过引入势函数将位移控制方程化为二维轴对称波动方程.采用拉普拉斯变换,得到饱和土体位移应力的表达式及衬砌的位移应力的表达式.利用土体与衬砌结构之间的连续性条件和衬砌结构内边界上的边界条件,确定表达式的未知系数.采用逆拉普拉斯变换的数值方法,给出了问题的数值解.分析了饱和土中圆形衬砌结构随土体和衬砌结构参数变化的动力响应规律.  相似文献   

5.
基于饱和介质的三维波动理论的Biot模型,利用Fourier展开和Hankel变换,并借助算子理论,给出了圆柱坐标系下横观各向同性饱和土波动方程的非轴对称通解;利用通解,建立了饱和土层及饱和半空间的精确动力刚度矩阵;借助刚度矩阵,给出层状横观各向同性饱和地基中,作用沿土层深度方向分布的竖向和水平柱面载荷时的动力Green函数,进而解决了利用间接边界元法分析桩-饱和土动力相互作用的关键问题.  相似文献   

6.
基于多孔介质混合物理论,用解析的方法研究了不可压饱和土地基受到简谐荷载作用下的动力响应问题。利用Fourier积分变换求解耦合方程组,得到了二维饱和土介质在简谐荷载作用下的通解。针对表面透水的具有下卧基岩的饱和土层以及半无限饱和土地基的边界条件,获得了固体骨架位移、孔隙流体位移、固体骨架有效应力以及孔隙流体压力的积分形式解答,并通过数值算例分析了饱和土地基在简谐荷载作用下的响应。  相似文献   

7.
为了简化分析,Zienkiewicz等基于Biot理论,在忽略流体相对于土骨架运动的加速度条件下,建立了以土骨架位移u和孔隙流体压力p为基本变量的u-p格式饱和两相介质动力方程。针对该u-p方程,在空间上,采用伽辽金法有限元离散,并结合对角化形式的质量矩阵和流体压缩矩阵,忽略相邻结点间的惯性和流体压缩量间的耦合作用。在时域内,基于杜修力等提出的显式算法和Euler预估-校正法,建立了一种具有二阶精度的全显式时域积分法。采用一维饱和土模型,对比提出算法的数值解与Simon方法的解析解,发现两者吻合良好,验证了本文方法的正确性。并分析了饱和土二维动力问题,以及渗透系数和排水条件对饱和土动力响应的影响。  相似文献   

8.
粘弹性饱和土体中半封闭圆形隧洞的动力响应分析   总被引:5,自引:0,他引:5  
基于Biot波动方程,研究分析了粘弹性饱和土体中半封闭圆形隧洞的动力响应问题.假定衬砌材料为多孔介质,引入了更符合工程实际的半封闭边界条件.通过引入势函数,在Laplace变换域中得到隧洞边界上作用轴对称荷载和流体压力条件下应力、位移和超孔隙水压力的解答.利用Laplace数值逆变换得到时域中的解,分析了隧洞边界的半透水特性对隧洞动力响应问题的影响,结果表明:隧洞边界的半透水特性对应力、位移场的变化和超孔隙水压力的消散有很大的影响,透水和不透水下条件的解仅是本文的两个特例。  相似文献   

9.
针对非饱和地基土中埋置隧道的三维动力响应计算问题, 提出了波函数法.采用无限长的Flügge薄壁圆柱壳模拟圆形隧道衬砌,采用流、固、气组成的三相介质模拟非饱和地基土体.分别采用分离变量法以及Helmholtz矢量分解定理求解薄壁圆柱壳的振动控制方程与非饱和土的波动方程.根据隧-土交界面与地表面处的应力、位移以及孔隙流体压力等边界条件,利用平面波与柱面波的转换性质,实现了隧道内作用单位简谐载荷时隧道衬砌与土体系统动力响应的耦合求解.通过与既有单相弹性介质2.5维有限元-边界元法、两相饱和多孔介质2.5维有限元-边界元法以及三相非饱和介质Pip in Pip半解析法的计算结果进行对比, 验证了本文计算方法的可靠性. 最后,基于该方法, 通过算例分析了不同饱和度下非饱和土-隧道系统的动力响应特征.结果表明, 饱和度对土体动位移与超孔隙水压力的幅值响应有较大影响.该方法的非饱和地基土参数退化后,也可用来计算和分析饱和地基土或单相弹性地基土与隧道系统的动力响应.   相似文献   

10.
准饱和土体中圆形衬砌对弹性波的散射   总被引:1,自引:0,他引:1  
徐平  夏唐代 《力学季刊》2007,28(2):274-280
采用Vardoulakis和Beskos提出的准饱和土体的波动控制方程,根据Helmholtz矢量分解定理,得到了准饱和土中P1波(快压缩波)、P2波(慢压缩波)和S波(剪切波)的波数的势函数表达式.将准饱和土体和圆形衬砌视为各向同性的均质体,运用波函数展开法将入射波、散射波和折射波的势函数展开成Fourier-Bessel函数的级数形式,根据准饱和土体与衬砌边界处应力和位移连续及衬砌内完全自由的边界条件,得到了平面P1波入射下,准饱和土体内深埋圆形衬砌的散射系数和折射系数的理论解,通过数值计算分析了饱和度对准饱和土体和衬砌的DSCF(动应力集中因子)及准饱和土体的PPCF(孔压集中因子)的影响规律,结果表明:准饱和土体的DSCF随着饱和度的增大而减小,衬砌的DSCF基本不受饱和度的影响,而准饱和土体的PPCF则随着饱和度的增大而增大.  相似文献   

11.
Based on the complex variable function method, a new approach for solving the scattering of plane elastic waves by a hole with an arbitrary configuration embedded in an infinite poroelastic medium is developed in the paper. The poroelastic medium is described by Biot's theory. By introducing three potentials, the governing equations for Biot's theory are reduced to three Helmholtz equations for the three potentials. The series solutions of the Helmholtz equations are obtained by the wave function expansion method. Through the conformal mapping method, the arbitrary hole in the physical plane is mapped into a unit circle in the image plane. Integration of the boundary conditions along the unit circle in the image plane yields the algebraic equations for the coefficients of the series solutions. Numerical solution of the resulting algebraic equations yields the displacements, the stresses and the pore pressure for the porous medium. In order to demonstrate the proposed approach, some numerical results are given in the paper.  相似文献   

12.
流固耦合介质轴对称动力问题解法的改进   总被引:7,自引:0,他引:7  
孔令伟 《力学学报》1998,30(2):229-232
用直接求解常微分方程组解文[1]所得的控制方程,减少了传递矩阵计算工作量,避免了子阵求逆,使问题的求解得到了简化  相似文献   

13.
浅埋隧道围岩应力场的解析解   总被引:5,自引:0,他引:5  
陆文超  仲政  王旭 《力学季刊》2003,24(1):50-54
隧道围岩应力和变形分析是隧道设计的重要内容。对深埋隧道的研究已取得了很多结果。但对于受地表边界和地面荷载的影响,浅埋隧道围岩分析在数学处理上仍存在一定的困难。一般采用边界元或有限元等数值方法,未见有解析解的报导。本文采用复变函数解法研究地面荷载作用下浅埋圆形隧道围岩的平面弹性问题,该解法利用复变函数保角变换将物理平面上的研究域映射到像平面上的圆环域内。将复势函数进行罗伦级数展开,通过边界条件得到罗伦级数展开式系数的递推公式,并由复势函数确定应力分量和位移分量。最后通过算例给出了围岩应力分布和沉降曲线。所得结果适用于任意分布荷载的情况,具有通用性。  相似文献   

14.
The interaction of plane harmonic waves with a thin elastic inclusion in the form of a strip in an infinite body (matrix) under plane strain conditions is studied. It is assumed that the bending and shear displacements of the inclusion coincide with the displacements of its midplane. The displacements in the midplane are found from the theory of plates. The priblem-solving method represents the displacements as discontinuous solutions of the Lamé equations and finds the unknown discontinuities solving singular integral equations by the numerical collocation method. Approximate formulas for the stress intensity factors at the ends of the inclusion are derived  相似文献   

15.
The propagator matrix method is developed to study the dynamic response of a multilayered poroelastic half-space to time-harmonic surface tractions. In a cylindrical coordinate system, a method of displacement potentials is applied first to decouple the Biot’s wave equations into four scalar Helmholtz equations, and then, general solutions to those equations are obtained. After that, the propagator matrix method and the vector surface harmonics are employed to derive the solutions for a multilayered poroelastic half-space subjected to surface tractions. It is known that the original propagator algorithm has the loss-of-precision problem when the waves become evanescent. At present, an orthogonalization procedure is inserted into the matrix propagation loop to avoid the numerical difficulty of the original propagator algorithm. Finally, a high-order adaptive integration method with continued fraction expansions for accelerating the convergence of the truncated integral is adopted to numerically evaluate the integral solutions expressed in terms of semi-infinite Hankel-type integrals with respect to horizontal wavenumber. Furthermore, to validate the present approach, the response of a uniform poroelastic half-space is examined using the formulation proposed in this article. It is shown that the numerical results computed with this approach agree well with those computed with the analytical solution of a uniform half-space.  相似文献   

16.
基于含椭圆核有限大各向异性板弹性问题的复变函数级数解,应用杂交变分原理建立了一种与常规有限元相协调的含任意椭圆核各向异性板杂交应力有限元.单元内的应力场和位移场采用满足平衡方程、几何方程与物理方程的复变函数级数解,假设的复变函数级数解精确满足椭圆核边界处的位移协调条件和应力连续条件,单元外边界上的位移场按常规有限元位移场假设,单元内椭圆核的长轴可以与材料主轴不重合.单元刚度矩阵采用Gauss积分求得,并给出了建立刚度矩阵的主要公式和推倒过程.数值计算结果表明该单元具有计算精度高、计算工作量小等优点.  相似文献   

17.
平面应变 Biot 固结的解析层元   总被引:1,自引:0,他引:1  
提出用解析层元法有效地解决任意深度单层土的平面应变 Biot 固结问题. 从 Biot 固结问题的控制方程出发, 采用特征值法在 Laplace-Fourier 变换域内推导出一个精确对称的解析层元刚度矩阵. 通过表示单层土广义力和广义位移之间关系的解析层元, 并结合土层的边界条件, 推导出土层任意点的解答; 物理域内的真实解可以通过 Laplace-Fourier 数值逆变换进一步获得. 通过数值计算验证理论的正确性, 研究了土层性质及时间因素对固结的影响.}   相似文献   

18.
In this paper, the behavior of two collinear cracks in magneto-electro-elastic composite material under anti-plane shear stress loading is studied by the Schmidt method for permeable electric boundary conditions. By using the Fourier transform, the problem can be solved with a set of triple integral equations in which the unknown variable is the jump of displacements across the crack surfaces. In solving the triple integral equations, the unknown variable is expanded in a series of Jacobi polynomials. Numerical solutions are obtained. It is shown that the stress field is independent of the electric field and the magnetic flux.  相似文献   

19.
In this paper, the dynamic behavior of two collinear symmetric interface cracks between two dissimilar magneto-electro-elastic material half planes under the harmonic anti-plane shear waves loading is investigated by Schmidt method. By using the Fourier transform, the problem can be solved with a set of triple integral equations in which the unknown variable is the jump of the displacements across the crack surfaces. To solve the triple integral equations, the jump of the displacements across the crack surface is expanded in a series of Jacobi polynomials. Numerical solutions of the stress intensity factor, the electric displacement intensity factor and the magnetic flux intensity factor are given. The relations among the electric filed, the magnetic flux field and the stress field are obtained.  相似文献   

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