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弹性波的多重散射在工程中的应用

波在一个无限的均匀介质里,是以常速度沿着固定路线不受干扰地向前传播的,但若有障碍物嵌入介质,则会产生波的散射。本文首先采用修正的Biot饱和土模型,利用波函数展开法,根据圆柱壳体与饱和土体界面应力和位移连续以及圆柱壳体外表面不透水、内边界完全自由的边界条件,得到了饱和土体中单个圆柱壳体对平面P_1波和SV波的散射的理论解,分析了入射频率及壳体厚度对两类硬度的壳体(高硬度的刚管桩和低硬度的圆形衬砌)的背向散射谱和动应力集中因子的变化规律的影响,为圆柱壳体对波的多重散射提供了理论基础。根据波的多重散射理论,采用波函数展开法,将非连续屏障的散射波及折射波的势函数展开成Fourier-Beseel函数的无穷级数形式,利用Graf加法定理将所有个体的散射波都变换到同一个桩体圆柱坐标系下,然后根据桩体的边界条件,得到了弹性及饱和土体内整个非连续屏障的散射系数和折射系数的理论解,通过截取有限项数绘制了不同模量(针对弹性桩体)、不同数量、不同桩  (本文共199页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

多排非连续屏障对弹性波的多重散射研究

当在介质中传播的辐射,形如光波、电磁波以及声波等,在通过局部嵌入介质的障碍物时,受其影响必须改变原有的直线传播轨迹,该物理过程称为散射。对于声波和电磁波的多重散射理论已较为成熟,但弹性波在介质中遇到嵌入介质的散射体发生的多重散射问题至今未能作出详尽且系统的研究。近年来社会经济发展迅速,城市建设步伐加快,随之而来的交通荷载等人工振源发出的振动已逐渐成为影响人们日常工作、学习和生活的环境污染之一。找出有利措施减小甚至阻隔振动,令其对周边地区的干扰降至最低是摆在工程技术人员面前亟需解决的课题。在振源与被保护物体间设置屏障是目前较常用且有效的减振措施,其中排桩作为非连续屏障的代表已在工程领域被广泛采用,而通常对排桩作为散射体的理论解仅限于单排,且布置单一,截面相同;求解时仅假定单重散射,而未考虑群桩整体的相干相位关系,尤其在排桩尺寸与波长相比不可忽略的情况下,与多重散射的物理规律不符,计算误差较大。因此对于研究隔离体(排桩或洞室、衬砌等...  (本文共177页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

弹性波多重散射的改进算法及在工程中的应用

由动力学基本理论,波在一个无限大的均质空间中是以常速度直线传播的,但若是均匀介质中嵌入有障碍物,则波的传播会受到障碍物的影响,产生诸如散射、反射以及衍射等现象。弹性波的多重散射现象在实际工程中应用极为广泛,弹性土体中的振动隔离问题以及隧道、衬砌等构造物周边的动应力集中问题很早就被注意并加以研究。就目前为止,关于非连续屏障的隔振问题,理论解析方法所研究的对象均仅限于单排桩或孔;关于衬砌的动应力集中问题,研究也绝大部分限于双平行衬砌(实际上也是单排的衬砌)。然而,就实际工程而言,为了增强屏障整体刚度以及提升隔振效果,常常使用双排乃至多排桩或孔,同时,地下衬砌的分布也并不一定都是双平行衬砌的形式,因此,从理论上推导双排桩或者多排桩关于振动的隔离,以及地下任意分布衬砌、隧道关于振动的响应显得极为重要。本文首先基于弹性波基础理论,在Aviles等学者的单排非连续屏障隔振体系计算方法的基础上,运用更为完整的波函数展开式,且结合更为广义上的G...  (本文共102页) 本文目录 | 阅读全文>>

国防科学技术大学
国防科学技术大学

声子晶体弹性波传播特性研究

声子晶体是具有弹性波带隙的周期性复合材料或结构。由于带隙的存在,声子晶体中的弹性波传播行为表现出特殊的性质:落在带隙频率范围内的弹性波被禁止传播;存在缺陷时,弹性波会被局域在缺陷处或只能沿缺陷方向传播。噪声和结构的振动控制是工程界长期关注和着力解决的热点问题,声子晶体的带隙特性为减振降噪技术的发展提供了新的原理和技术途径。对于声子晶体减振降噪理论研究和工程设计,带隙形成机理和声子晶体力学、声学性能的影响机制与变化规律是必须予以深入研究的问题。声子晶体是类比光子晶体提出的新概念,利用能带理论考察经典波(光波/弹性波)在人工周期结构中的传输行为,最终实现通过设计可以人为精确调控经典波的传播是两者研究的出发点。通过分析声子晶体对弹性波的调控机制来深入认识上述问题是声子晶体减振降噪理论研究和工程设计必需的理论基础。本文从能带结构所描述物理模型入手,对声子晶体中的弹性波模式进行了深入分析,由此深入研究了声子晶体带隙形成机理,深入揭示了声子...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

《岩土力学》2020年05期
岩土力学

非饱和土中热弹性波的传播特性分析

基于非饱和多孔介质的研究成果,考虑热效应和孔隙流体迂曲度的影响,研究了非饱和土中热弹性波的传播特性。利用非饱和土中耦合热的固-液-气三相介质的质量平衡方程、渗流连续方程、动量平衡方程和广义非Fourier热传导定律,建立了问题的热弹性波动方程。通过引入势函数,经过理论推导给出了非饱和土中...  (本文共12页) 阅读全文>>

《四川理工学院学报(自然科学版)》2017年03期
四川理工学院学报(自然科学版)

冲击弹性波在衬砌脱空检测中的应用

隧道作为现代工程典型的结构形式,在交通、水利、国防等领域都发挥着极其重要的作用。各行业针对隧道衬砌施工质量,尤其对衬砌脱空状况检测的需求,显得日益突出,衬砌背后部是否存在脱空将直接影响隧道的安全性能。在综合了常...  (本文共5页) 阅读全文>>

《振动与冲击》2010年06期
振动与冲击

一维固-液平板声子晶体中弹性波的模式和带隙

利用一维固-液结构平板声子晶体中弹性波横向受限的条件,推导出弹性波在一维固-液结构平板声子晶体中各个模式满足...  (本文共5页) 阅读全文>>