弹性半空间

摘要： 利用Shah函数和Heaviside阶跃函数描述振动压路机在时间和空间上的间隔冲击作用,并将荷载函数代入弹性半空间的动力控制方程进行联立求解。利用三重Fourier变换推导出频率-波数域的解析解,然后反演到时间-空间域。通过数值算例,研究了振动压路机引起地基振动的衰减规律和频谱特征,并考察了压路机激振频率、名义振幅和行驶速度对地基振动特性的影响。研究表明:压路机激振频率对地基振幅影响甚微,但对地基振动频率分布产生很大影响,激振频率越大,地基振动的峰值频率数越多,峰值频率分布的频带越宽;压路机名义振幅对地基振幅影响显著,名义振幅越大,地基振幅则越大,但名义振幅对地基振动频率没有影响;随着压路机行驶速度增大,地基振幅先增大后减小,拐点出现在5 km/h附近,激振频率越大,地基振幅在低速阶段的增幅越明显。

摘要： 基于弹性动力学的基本方程、考虑弹性梁和弹性半空间的动力相互作用,建立力学分析模型,并利用Fourier积分变换,得到弹性半空间地基梁的水平动力等效刚度的解析表达式.通过数值算例分析地基梁的水平动力等效刚度及其阻尼的变化情况.结果表明:地基梁的水平动力刚度和阻尼系数不为常数,而是与弹性梁中传播的相速度有关,当相速为Rayleigh波的速度时,水平动力等效刚度达到峰值,此时弹性梁的纵向振动向弹性半空间传递的能量最大.水平动力等效刚度与弹性地基梁的频率和波数密切相关,随着波数增大,水平动力等效刚度的实部和虚部均相应增大.

摘要： 在重力及初速度作用下,车轮与钢轨的接触过程,可用碰撞作用描述.碰撞全过程中,车轮在初速度、重力以及接触界面反力共同作用下经历先加速后减速2个运动阶段.基于碰撞理论与应力波理论,以重力作用下、具有正向初速度的无限长圆柱体(刚体)侧面与弹性半空间正向碰撞这一过程为研究对象,按照应力波理论确定碰撞界面应力强度,根据牛顿第一、第二定律,建立圆柱体运动方程,运用微分几何原理,解析运动状态参数的函数关系,并由此推导界面及界面质点元应力脉冲形成过程及其时-域规律,为重力与正向初速度作用下轮轨正向碰撞界面应力研究提供参考.

摘要： 均匀弹性半空间表面点源产生的波场解析解属于Lamb问题,采用Cagniard-Hoop方法,对与水平面呈任意夹角的表面点源,求解了其作用于弹性半空间表面时的Laplace-Hankel双积分变换解.通过退化为弹性半空间垂直点源问题,与前人解答进行对比,验证了该计算方法的正确性.计算结果可为波场研究及相关工程领域提供理论基础.

摘要： The contact process between rigid body and elastic half space under the condition of gravity and no initial velocity can be described as collision effect, due to the effective action time is short and the motion feature is obvious. The geometry of the collision (contact) interface was determined by the shape of the contact part of the rigid body. The stress wave is formulated when each particle element at the contact interface obtains the velocity excitation acted by the rigid body gravity, and it then propagates towards the deep part of the half space. The rigid body accelerates first and then decelerates under the action of gravity and interface reaction during the whole collision process. In this paper, an analysis was performed to study the characteristics of the interface stress pulse when the lateral surface of an infinite cylinder with no initial velocity is normally collided with an elastic half space under gravity. The stress pulse forming process of the interface and its particle element as well as the laws of time (collision time) and domain (interface width) were derived. The research results are useful for the study of the interface stress of normal collision with finite boundaries acted by constant dynamic force.%刚体与弹性半空间在重力作用下无初速度的接触过程可用碰撞作用描述;碰撞(接触)界面几何形状由刚体接触部分的廓形决定,弹性半空间接触界面各质点元获得刚体重力作用的速度激励后形成应力波向半空间深部传播;碰撞全过程刚体在重力与接触界面反力共同作用下先后经历加速与减速阶段.通过对无初速度的无限长圆柱体在重力作用下侧面与弹性半空间正向碰撞过程的界面应力特征进行分析,推导界面及界面质点元应力脉冲形成过程及其时(碰撞作用时间)、域(界面宽度)规律,为恒定动力作用的有限边界正向碰撞界面应力研究提供参考.

摘要： 动应力路径是研究场地地震动力响应的关键.基于波动理论,推导了半无限弹性空间中任一深度处由SV波斜入射产生的动应力.在采用较大土体刚度参数,且SV波为垂直入射特例时,该方法与土动力学估算地震动应力的常规简化方法结果一致.揭示了SV波斜入射下形成的动应力路径特征,从数学上证明了SV波斜入射产生的动应力在双剪应力分量(偏差正应力和水平剪应力)组成的平面中形成斜椭圆形,并进行了参数敏感性分析,表明入射角、泊松比和单位波长深度是影响应力路径的根本因素,为进一步研究斜入射地震波作用下场地动力响应奠定了理论基础.%Dynamic stress path is the key to study site seismic responses.Based on the wave theory,dynamic stress produced due to oblique incidence of SV-waves at any depth of an elastic semi-infinite space was derived.The results of this method agreed well with those of the conventional simplified method used to estimate seismic dynamic stress in soil dynamics when the incident angle of SV-wave was zero and the soil body stiffness was larger.The characteristics of the dynamic stress path due to oblique incidence of SV-waves were revealed.It was proved mathematically that the dynamic stresses due to oblique incidence of SV-waves form an oblique ellipse in a plane of two shear stress components (normal stress difference and horizontal shear stress).Sensitivity analysis of parameters was done.It was shown that incidence angle,Poisson' s ratio,and depth/wave length are the basic factors affecting the dynamic stress path.The results laid a theoretical foundation for further studying site dynamic responses under oblique incidence of seismic waves.

摘要： An analysis was made to study the characteristics of the interface stress pulse when the lateral surface of an infinite cylinder is normally collided with an elastic half space. Based on the physical and geometrical parameters of the cylinder, contact interface and the elastic half space, the motion equation of cylinder was established. The motion state parameters of the cylinder were obtained. The stress pulse expressions of the interface as well as the particle element of the interface were derived, and the characteristics of stress pulse were revealed. The research results are useful for the study of the stress of the collision interface with finite boundaries.%通过对无限长圆柱体侧面与弹性半空间正向碰撞时的界面应力脉冲特征进行分析,基于圆柱体、接触界面以及弹性半空间的物理及几何参数,建立圆柱体的运动方程,得出圆柱体运动状态参数,推导界面及界面质点元应力脉冲表达式,揭示应力脉冲特征,研究成果可为有限边界的碰撞界面应力研究提供参考.

摘要： 边界积分方程法对于半无限空间中地震波散射求解具有独特优势,但求解矩阵的非对称稠密特征极大限制了该方法在高频与多体散射中的应用.为此,基于单层位势理论,结合快速多极子展开技术,通过对二维SH波势函数的多极展开,建立一种新的快速多极间接边界积分方程法,以实现弹性半空间中高自由度地震波散射的精确高效模拟.算例分析表明所提方法能够大幅度降低计算时间和存储量,可在目前普通计算机上快速实现上百万自由度SH波二维散射问题的精确求解.方法可进一步拓展到P,SV波的散射分析.

摘要： 基于弹性半空间理论,在Lamb解的基础上推导了非轴对称的简谐线激振荷载及条形均布激振荷载作用下的地基Green函数.然后将明置条形基础与地基的接触面分割成若干个条形单元,根据刚体位移所决定的各单元位移,运用上述Green函数求解各单元的接触力,将所求得的力叠加即为地基阻抗函数.通过分段积分法及Cauchy主值积分对涉及的多值广义积分进行数值处理,计算了明置条形基础的垂直阻抗,观察了其收敛性,亦计算了其水平和回转动柔度,并与半解析半数值的薄层法的结果进行了比较,表现出很好的一致性.最后通过算例讨论了土体泊松比对明置条形基础阻抗的影响.

摘要： 本文提出了一种计算SH波斜入射时弹性半空间自由波场的一维有限元计算方法。在进行有限元网格划分时,沿自由场竖直方向取任意网格尺寸,水平方向由时间离散步长和水平视波速确定网格尺寸,并自动进行虚拟网格划分,然后将水平方向相邻节点的运动用该节点相邻时刻的运动表示,从而将求解节点运动的二维方程组化为一维方程组.求解此一维方程组,即得到自由场中竖向一列节点的运动。

摘要： 波动数值模拟时,基底直接输入地震波会导致波动能量在计算域内往复反射,这会影响分析结果的可靠性.本文应用粘性边界条件模拟无限地基的辐射阻尼效应,基于波动理论及Spring/Dashpots单元实现了ABAQUS软件中粘性边界条件的施加,进而对弹性半空间的波源问题和散射问题进行波动数值模拟,并验证了粘性边界条件的有效性.采用粘性边界和固定边界条件计算响嘡台阵3号测井的土层地震反应,并将计算结果与实际记录进行对比分析.结果表明,固定边界会造成散射波往复反射,放大了地表的地震响应,粘性边界能吸收散射的波动能量,能够较好地模拟土层地震反应.

摘要： 研究地基基础的不均匀沉降对于保证建筑物的安全使用等具有很大的意义。对于基础的沉降计算，一般需要先算得荷载作用下地基中产生的附加应力，而应力结果的准确与否，将直接影响着沉降计算的精度。以作用在弹性半空间内的水平集中荷载引起的土中应力公式为依据,对矩形面积水平均布荷载下的附加应力公式进行了推导，使之在表达形式上得到了简化，结合水平位移公式，从而为工程设计人员在设计计算时考虑水平均布荷载下土中应力提供便利。

摘要： 本文根据基础振动弹性半空间理论的最新发展成果推导出一个计算埋置基础扭转振动的复合集总参数模型。采用该模型对复杂形状、任意埋置状况块体基础在谐和扰力矩作用下的动力响应进行计算，并将计算结果与采用弹性半空间理论所得到的扭转振动刚度和阻尼系数的计算公式(由大量试验、数值计算所证实)计算结果进行比较，结果表明：两者结果比较吻合，误差为2.31％。利用该模型可以容易地计算在扰力矩作用下任意频率、任意泊松比、任意形状(不包括环型)及任意埋置深度的均质半空间上块体基础的动力响应。

摘要： 5m×5m振动台基础以刚性块体集总参数建立六自由度振动方程,在多向力系作用下取基础面的加速度反应;地基参数采用弹性半空间理论、《动力机器基础设计规范》GB50040-1996和双峰法3种方法选取并进行比较;获取了3个平移向施加激振力后的实测数据与3种计算结果比较,弹性半空间理论计算结果与实测数据较为吻合;对属于大阻尼比的动力基础实测数据进行阻尼比和固有频率的求取提出了计算方法;并对现行GB 50040-96规范提出了修改意见。

摘要： 根据基础振动弹性半空间理论的最新发展成果推导出一个计算基础摇摆振动的复合集总参数模型。采用该模型对复杂形状、任意埋置状况块体基础在谐和扰力矩作用下的动力反应进行计算,并将计算结果与采用弹性半空间理论所得到的摇摆振动刚度和阻尼系数的计算公式(由大量试验、数值计算所证实)计算结果进行比较,结果表明:两者结果比较吻合,误差为12.3％。利用该模型可以容易地计算在扰力矩作用下任意频率、任意泊松比、任意形状(不包括环型)及任意埋置状况基础的均质半空间上块体基础的动力反应。

摘要： 继文〔１〕，该文运用积分变换方法，获得了可压缩各向同性弹性空间在圆形分布的非均匀切向荷哉下，二阶弹性效应问题的封闭形式解答。

摘要： 本文运用波在弹性介质中的传播理论及Snell定律研究了平面波通过弹性层状介质时的传播特性,求得了透射波和反射波振幅的解析解,分析了透射系数与介质参数、夹层厚度和入射角的关系.同时进行了室内砂池模拟试验,试验结果与理论结果基本吻合.

摘要： 本发明公开了一种位于半空的U形狭长空间内接替吊装方法，包括如下步骤：第一吊运装置就位于吊装区域；第一吊运装置吊运首节路基板于桁架上，吊运第二吊运装置至首节路基板上；沿着狭长空间的走向，在首节路基板后面吊运并铺设多节路基板，搭建运输平台；吊运运输小车于运输平台上，同时在首节路基板和末节路基板上安装动力驱动装置；采用交替铺设路基板的方法，进行构件的接替吊装；构件吊装完成，依次将运输小车、第二吊运装置、首段路基板和末段路基板吊运至地面。本方法采用分段式结构拼装，通过第一起吊装置和第二起吊装置的配合，结合移动平台，快速便捷的完成狭长空间区域的构件吊运安装。

摘要： 本发明涉及一种两个热半导体半空间非完好粘接界面处热弹性波反射透射系数的计算方法，首先基于广义GN理论建立考虑耦合面内位移、热位移和载流子扰动的热半导体本构和控制方程，当多场耦合波入射时，求出各子波的振型；然后基于表界面弹性理论，结合两个粘结均匀各向同性热半导体半空间界面处的同质结的物理性质，建立两个粘结均匀各向同性热半导体半空间的界面边界条件。通过求解由界面边界条件导出的代数方程，得到以能流比表示的热弹性波的反射系数和透射系数。最后，利用能量守恒原理对数值结果进行验证。本发明为热半导体材料的制备与测损提供了理论支持和数学模拟，大大提高了检测效率、降低了实验成本。

摘要： 本发明涉及地球物理数值计算领域，具体公开了一种基于全空间初始场源的半空间瞬变电磁三维正演方法。所述基于全空间初始场源的半空间瞬变电磁三维正演方法由初始场源、控制方程及三维离散格式、迭代初始时刻和时间步长、模型网格剖分方式、地空边界的边界条件、其他边界的边界条件共六个部分构成。地空边界条件采用设置空气层的方法，实现了带地形模型和航空探测模型的正演计算。初始场源采用全空间初始场源，允许的相邻网格步长比例从传统方法的1.2提高到2，允许的最大与最小网格步长比例从传统方法的20提高到不受限制，大大减小了计算量，提高了计算效率，可以实现小尺度、大尺度和多尺度模型正演。

摘要： 本发明涉及一种室内半空间无线电频谱监测系统及方法。该系统包括：控制单元、预处理单元、频谱接收单元、内置平面天线、天线罩、屏蔽机壳、安装单元和供电单元，所述控制单元与所述预处理单元、所述频谱接收单元无线连接；所述预处理单元、所述频谱接收单元和所述供电单元之间进行连接；所述频谱接收单元、所述预处理单元和所述供电单元设置在所述屏蔽机壳的内腔；所述天线罩设置在所述屏蔽机壳的一侧；所述内置平面天线设置在所述屏蔽机壳和所述天线罩之间，位于所述天线罩的包裹空腔内，并与所述预处理单元进行连接；所述安装单元设置在所述屏蔽机壳上。可满足室内无线电监测应用需求，提供稳定的半空间覆盖，同时实现强信号的接收保护。

摘要： 本发明公开了一种联合高斯过程的微带电路半空间映射快速优化方法，属于微波射频电路的计算机辅助设计领域。该方法首先确定微带电路设计指标和需要优化的结构变量，构建粗模型；获得粗模型最佳设计尺寸；判断粗模型最佳设计尺寸是否满足设计指标，若是，则输出结果并结束流程，否则进入下一步；通过对优化方向的判断，按半星状分布选取初始的训练样本和减半的优化空间；训练半空间映射高斯过程模型；优化模型，预测下一代的最优结果并验证；若满足设计指标则结束流程并输出优化结果，否则进行参数提取并更新训练集，进行迭代优化。本发明能够很大程度地提高微带电路的设计效率，降低空间映射技术所需的训练样本数量，加快优化过程中的收敛速度。

摘要： 单层传声器阵列原位测量半空间边界表面声阻抗的方法，包括：1.在边界的半空间一侧布置声源和传声器阵列，进行声压全息测量；2.建立边界一侧半空间声场的数学模型；3.确定基函数的最优展开项数；4.建立全息测量声压与边界表面声压的数学关系，重构边界表面声压分布；5.建立全息测量声压与边界表面介质质点法向振速的数学关系，重构边界质点法向振速分布；6.利用重构的声压和质点法向振速计算边界表面的声阻抗率。本发明基于近场声全息结合传声器阵列原位采集物理边界近场声压信息，实现了边界表面声阻抗的原位测量与计算，从而不再需要依赖标准的阻抗测量设备和测量环境来实施边界材料样本声阻抗的测量。

摘要： 本发明公开了一种半空间均匀流中声场重建方法，包括如下四个步骤：1、将半空间均匀流中声场重建问题转换为自由空间均匀流中多源声场重建问题；2、在实际声源和镜像声源处分别布置等效源，使用若干等效源来等效实际声源和镜像声源；在实际声源近场选定全息测量面；3、构建均匀流中多声源辐射声场数学模型；根据全息面声压计算出包含对流效应的所有等效源源强；4、提取出对应于实际声源的等效源源强，并确定重建面位置，利用提取出的等效源和自由空间均匀流中NAH进行声场重建。本发明既能够去除半空间反射声的影响，又能够充分考虑因媒质流动而产生的流动效应，实现半空间均匀流中声源的识别和声场的精确重建。

摘要： 本发明公开了一种宽波束性能覆盖整个上半空间的基于高次模式非均匀压缩偶极子的圆极化天线，包括圆形的介质基板；介质基板的上表面四周分布有四组高次模式非均匀压缩偶极子；介质基板的上表面中心位置，设置有串联功分网络；串联功分网络与四组高次模式非均匀压缩偶极子相连接；串联功分网络用于对高次模式非均匀压缩偶极子进行馈电；介质基板的下表面设置有圆形的金属地；介质基板的正下方，间隔设置有一个圆形的金属反射板；一根同轴电缆垂直贯穿通过金属反射板后，与高次模式非均匀压缩偶极子及金属地相连接。本发明通过使用高次模式非均匀压缩偶极子同时加宽半功率波束宽度和轴比波束宽度，使用四组压缩偶极子实现多平面的宽波束性能。

摘要： 本发明提供一种弹性半空间下悬臂类结构动力特性的确定方法，属于结构动力学技术领域。所述方法包括：根据结构、基础、土体的几何和材料参数，截取有限土体，建立土‑结构相互作用有限元模型，并施加人工边界模拟弹性半空间土域；根据建立的有限元模型，在基础上施加水平方向脉冲荷载，获得结构各自由度动力反应时程；以水平方向脉冲荷载为输入、部分自由度的动力反应时程为输出，采用实验模态分析方法确定结构的动力特性。采用本发明，能够高效、准确地得到半无限空间下悬臂类结构的动力特性。

摘要： 本发明提供一种弹性半空间下悬臂类结构动力特性的确定方法，属于结构动力学技术领域。所述方法包括：根据结构、基础、土体的几何和材料参数，截取有限土体，建立土‑结构相互作用有限元模型，并施加人工边界模拟弹性半空间土域；根据建立的有限元模型，在基础上施加水平方向脉冲荷载，获得结构各自由度动力反应时程；以水平方向脉冲荷载为输入、部分自由度的动力反应时程为输出，采用实验模态分析方法确定结构的动力特性。采用本发明，能够高效、准确地得到半无限空间下悬臂类结构的动力特性。