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基于弯曲弹簧模型的裂纹混凝土梁动力特性分析 总被引：2，自引：0，他引：2
利用结构振动波传播理论,将含裂纹混凝土梁以裂纹为界划分为两段连续的波导体,为了表征由裂纹引起的梁中波传播的不连续特性,引入了模拟裂纹的弯曲弹簧模型。通过理论计算得到了裂纹简支梁的特征方程,并以一裂纹混凝土简支梁为例进行数值分析,讨论了裂纹的深度和位置对裂纹梁各阶固有频率的影响。 相似文献
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本文首先讨论了将直管中三维频散波问题简化为一维定型波问题的条件。在此条件下讨论了将管中全波场分离为单向波场的方法。由此提出了使用敲击方法检测直管损伤是否存在和判断损伤程度的两个简化模型：连续损伤模型,用于描述直管在有限长度上刚度的改变;简化裂缝模型,用于近似描述裂缝自由面效应。基于这两个模型提出了直管损伤的简化反演方法,并通过数值算例详细讨论了此法的可行性和灵敏度。在结语中简要讨论了进一步研究工作。 相似文献
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针对裂缝各向异性介质,本文提出一种非正交假设下的矢量波场分离方法.本文首先对多分量地震勘探中常见的波型泄漏现象进行了数学描述,提出在纵、横波波场分离的同时应该考虑恢复纵、横波的矢量振幅.为了对裂缝方位角与各向异性系数进行定量预测,本文将矢量波场分离拆分成三个步骤来实施：第一步,用Z、R两分量的仿射坐标系变换分离ZR平面内的P波投影与SV波;第二步,用ZR平面内的P波投影与T分量的仿射坐标系变换分离P波与SH波;第三步,用纯净的SV波与SH波的成像剖面分离快慢横波,并预测裂缝发育参数.模型数据与实际数据的试验结果表明,本文提出的纵、横波波场分离方法能够获得完整的矢量振幅信息,并提供裂缝预测的精度. 相似文献
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SH波作用下浅埋裂纹附近半圆形凸起的地震动 总被引：2，自引：0，他引：2
利用Green函数、复变函数及多极坐标法研究了浅埋裂纹附近的半圆形凸起地形对SH波的散射问题。首先求解出适合本问题的Green函数,即含有半圆形凸起的弹性半空间内任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时位移场的解答。然后,从半圆形凸起地形对SH波的散射问题出发,利用本问题的Green函数在基体内构造裂纹。最后给出了浅埋裂纹附近的半圆形凸起地形对SH波散射的位移场。通过算例讨论了裂纹对地表位移幅值的影响,结果表明裂纹在一定情况下具有减震作用。 相似文献
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为了有效提高地震波正演数值模拟精度,提出了一种优化的通量校正传输方法,即在每一步时间递推过程中,沿坐标轴方向和对角线方向均引入通量校正参数进行波场校正处理,以高频散的均匀介质地震模拟波场为例,研究对比了不同中心网格有限差分近似阶数、传统的FCT方法和优化的FCT方法校正得到的地震波场效果.数值计算结果表明,传统的FCT方法容易产生虚假波场,而优化的FCT方法可以削弱或消除这些假波动,并指出结合高差分阶数和应用优化的FCT方法可以更好地提高数值模拟记录的信噪比. 相似文献
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本文总结了Rayleigh波场数值模拟的4种思路和各自特点,根据Lamb问题的理论分析成果提出了基于地表激振的Rayleigh波场数值模拟技术,论述了地表集中震源作用下引起地表波动场的特点及主要影响因素。在此基础上,利用Plaxis 2D有限元软件实现了Rayleigh波场的数值模拟,并结合算例验证了所提方法的可行性和结果的合理性。最后,针对多层建筑结构,研究了不同地震动输入模式下结构动力反应的特点。结果表明,Rayleigh波作用下结构的动力反应特性明显区别于在底部输入剪切波时的结果,不同地震动输入模式对结构的振动形态和破坏模式有着明显的影响。 相似文献
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交错网格方法（SG）和最优近似解析离散化方法（ONADM）是两类典型的地震波场数值模拟方法.两类方法各有其优势,相对于ONADM方法,SG方法在单个时间层内的计算更为简单;相对于SG方法,ONADM方法可以在较大空间步长条件下有效压制数值频散.结合两种方法的优势,本文提出了一种新的地震波场模拟方法（SG-ONADM）.该方法对控制方程中的一阶偏导数采用SG方法给出的一阶偏导数近似公式,高阶偏导数采用ONADM方法给出的高阶偏导数逼近公式.理论分析及数值算例表明,SG-ONADM方法保留了两种方法的优势,不仅能在较大空间步长条件下有效压制数值频散,同时具有较低的内存需求量;在对同一计算区域进行波场模拟时,SG-ONADM方法的计算效率要高于SG方法和ONADM方法.最后,我们使用SG-ONADM方法进行黏滞声波波场模拟,研究了黏滞声波在复杂介质中的传播. 相似文献
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目前,完全的3D弹性波数值模拟计算仍然需要庞大的计算资源,而2D弹性波数值模拟,又不能准确地近似3D数值模拟.因此,本文在较高数值精度的一阶应力一速度弹性波动方程的基础上,采用时间错格差分拟谱方法在2D模型介质中计算3D弹性波场,即2.5D数值模拟.并将3D计算结果与2.5D和2D结果进行比较,发现2.5D模拟结果在波场形态和振幅方面比2D模拟结果更接近3D模拟结果,从而证实了2.5D数值模拟比2D数值模拟可以更好地近似3D波场数值模拟,同时证实了时间错格差分拟谱方法是一种高精度、高效率的正演模拟方法. 相似文献
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大型结构地震反应值模拟中的波动输入 总被引：11，自引：6，他引：11
解耦的时域有限元数值模拟技术在考虑土－结构相互作用的大型结构地震反应分析中的应用日趋成熟。为完善其中的波动输入技术，本提出 了一种波动输入时步数值模拟的简便方法，替换对自由场的频域计算，从而使结构反应分析可以完全通过时步数值模拟实现。同时，通过数值实现，对这一实施方案的有效性进行了检验。 相似文献
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We propose a finite difference method, using a hexagonal grid, to compute displacements (stresses, velocities, accelerations) in the near-field of a 2-D in-plane stress-drop crack, in both whole space (constant stress-drop) and half-space (depth-dependent stress-drop). To exercise the method, the stress field distribution is evaluated for both fundamental 2-D shear cracks, anti-plane. In order to test the method's reliability, the results are compared with some analytical and numerical solutions available in the literature (Kostrov, 1964;Virieux andMadariaga, 1982). For the in-plane source, the results emphasize that the method can resolve the stress concentration due to the rupture front from the stress peak associated with the shear wave propagating in front of the crack. Synthetic motions are computed on the fault, but also in an infinite medium and at the free surface. The rather complex waveforms generated in the near-field, even by simple sources, emphasize the contribution of all wave terms (near, intermediate and far-field) to the motion. The presence of near-field and the numerical procedure explain the significant low frequency content of the computed seismograms. The set of treated problems proves the method is stable and accurate. 相似文献
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储层岩石中普遍存在孔隙与裂隙,对钻井中的测井声波产生重要影响.基于孔、裂隙介质弹性波理论,导出了随钻声波测井的井孔声场表达式.据此考察了地层裂隙密度与含气饱和度的变化时井孔内随钻多极子模式波（斯通利波、弯曲波和螺旋波）的速度、衰减与灵敏度以及地层纵、横波的响应特征.裂隙密度与含气饱和度对模式波的速度频散与衰减都有影响,且两参数的值越大,影响越大.具体来说,速度对裂隙密度更敏感,而衰减对含气饱和度更敏感.具有"艾里相"特征的随钻偶极和四极子波在地层含气时产生强烈衰减,可以作为判断地层含气的一个明显指示.理论模拟与实际测井数据分析结果符合较好. 相似文献
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各向异性研究对地下介质精确成像有着重要的意义,在当前计算机硬件迅速发展及宽方位地震数据采集日益普遍的情况下,成像必须考虑介质的各向异性.逆时偏移是基于双程波动方程的较为精确的数值解的成像方法,所以相对于其他地震成像方法,它具有很大的优势,譬如不受反射界面的倾角限制、偏移速度结构合适时能够使回转波及多次波正确成像.在各向同性介质中,可使用标量波方程来模拟波场.而在各向异性介质中,P波和SV波是相互耦合的,即不存在单纯的标量波传播,通常利用能代表耦合波场中P波分量运动学特征的拟声波(qP波)进行偏移成像.本文中,我们推导出了TTI介质下qP波控制方程.该方程可采用显式有限差分格式进行求解.通过声学近似,若沿对称轴方向的剪切波速度为零,对于对称轴方向不变且ε≥δ的模型来说,可得到稳定的数值解.但对于TTI介质来说,由于沿对称轴方向各向异性参数是变化的,声学近似会引起波场传播及数值计算的不稳定.因此,我们提出了正则化有限横波的方法,很好地解决了这一问题.最后,给出了Foothill模型的测试结果及某探区实际资料试算结果,展示了采用这个方程进行复杂TTI模型正演和高质量逆时偏移成像结果,证实了该方法的正确性和实际资料应用中的有效性. 相似文献
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应用高精度人工边界条件可有效提升近场波动数值模拟计算效率.完美匹配层是吸收层形式高精度人工边界条件,匹配层内场方程和界面条件通常分别采用复坐标延伸技术变换强形式无限域内波动方程和界面条件得到,亦曾将无限域界面条件当作匹配层界面条件.场方程和界面条件构建过程相互独立,可能出现匹配不合理而引发数值失稳、计算精度低下等问题.本文提出采用复坐标延伸技术变换弱形式无限域波动方程以构建完美匹配层的方法.弱形式波动方程耦合了波动方程及界面条件,进而规避了变换后所得场方程与界面条件之间的匹配不合理问题.新方法可直接建立弱形式匹配层,在此基础上亦可给出强形式匹配层.弱形式便于有限元离散,强形式便于有限差分离散.基于弱形式完美匹配层,结合勒让德谱元建立了弹性介质近场波动谱元模拟方案.利用算例验证了新方案的精度及数值稳定性.本文工作可直接推广至多相耦合介质近场波动数值模拟. 相似文献
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在地震波场的波动方程数值模拟中,由于计算量的限制,必须加入人为的边界,使模拟计算可以在一定的空间范围内进行. 由于边界节点上的波场值不能像模拟区域内部的节点一样使用中心差分来计算,使其计算精度大大降低,从而产生边界反射. 为了消除边界反射,本文提出了延迟边界方法,根据弹性波在传播方向上等距离质点的等相位延迟性质和振幅衰减特性,由内部波场的时空分布,推算出边界波场的相位延迟的大小和振幅衰减系数,从而提高边界节点上的波场值计算精度,消除边界反射的产生. 相似文献
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In numerical simulation of wave scattering under oblique incident body waves using the finite element method, the free field motion at the incident lateral boundary induced by the background layered half-space complicates the computational area. In order to replace the complex frequency domain method, a time-domain method to calculate the free field motion of a layered half-space subjected to oblique incident body waves is developed in this paper. The new method decouples the equations of motion used in the finite element method and offers an interpolation formula of the free field motion. This formula is based on the fact that the apparent horizontal velocity of the free field motion is constant and can be calculated exactly. Both the theoretical analysis and numerical results demonstrate that the proposed method offers a high degree of accuracy. 相似文献
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This paper is concerned with numerical tests of several rock physical relationships. The focus is on effective velocities and scattering attenuation in 3D fractured media. We apply the so‐called rotated staggered finite‐difference grid (RSG) technique for numerical experiments. Using this modified grid, it is possible to simulate the propagation of elastic waves in a 3D medium containing cracks, pores or free surfaces without applying explicit boundary conditions and without averaging the elastic moduli. We simulate the propagation of plane waves through a set of randomly cracked 3D media. In these numerical experiments we vary the number and the distribution of cracks. The synthetic results are compared with several (most popular) theories predicting the effective elastic properties of fractured materials. We find that, for randomly distributed and randomly orientated non‐intersecting thin penny‐shaped dry cracks, the numerical simulations of P‐ and S‐wave velocities are in good agreement with the predictions of the self‐consistent approximation. We observe similar results for fluid‐filled cracks. The standard Gassmann equation cannot be applied to our 3D fractured media, although we have very low porosity in our models. This is explained by the absence of a connected porosity. There is only a slight difference in effective velocities between the cases of intersecting and non‐intersecting cracks. This can be clearly demonstrated up to a crack density that is close to the connectivity percolation threshold. For crack densities beyond this threshold, we observe that the differential effective‐medium (DEM) theory gives the best fit with numerical results for intersecting cracks. Additionally, it is shown that the scattering attenuation coefficient (of the mean field) predicted by the classical Hudson approach is in excellent agreement with our numerical results. 相似文献
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A numerical procedure for evaluation of the fracture process of gravity dams during strong earthquakes is presented. The BEM is used to discretize the dam reservoir system including the crack surfaces, and stress intensity factors at the crack tip are employed in a stage by stage procedure which simulates the crack extension. For each stage of constant crack length the mode superposition technique is applied; this is made possible by simulating the impact process of crack closing by a load pulse applied at the contact points which permits the structural stiffness to be assumed unchanged. To verify the proposed procedure, a cantilever beam model structure made of gypsum was tested on a shaking table. Good correlation with the numerical results was obtained, from which it is concluded that the procedure can be employed for evaluation of the crack propagation process in concrete structures subjected to dynamic loadings. 相似文献