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为克服各向异性介质弹性波数值模拟中存在着计算量大和波场分离困难等局限,研究了声学近似的VTI介质和TTI介质一阶qP波数值模拟方法.首先对VTI介质弹性波方程进行声学近似,推导了VTI介质一阶qP波方程;然后基于精确的TTI介质频散关系,引入一个包含各向异性控制参数σ的新辅助波场,推导了稳定的TTI介质二阶耦合qP波波动方程,并通过引入波场的伪速度分量,推导了等价的一阶应力-速度形式.结合旋转交错网格有限差分(RSGFD)和基于最小二乘优化的有限差分(LS-FD)两种各具优势的方法,研究了最小二乘旋转交错网格有限差分(LS-RSGFD)方法,并用其数值求解VTI和TTI介质一阶qP波方程,然后通过构造其LS-RSGFD格式,实现了高精度的各向异性介质qP波波场数值模拟.数值模拟结果表明:TI介质一阶qP波方程能够准确地模拟各向异性介质中qP波的运动学特征,引入控制参数σ能够有效地减弱不稳定性问题,保证非均匀TTI介质中qP波场的稳定传播;利用优化的LS-RSGFD方法可以得到高精度的合成地震记录,同时还可以相对地提高计算效率. 相似文献
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《地震工程与工程振动》2020,(4)
针对华北地区量大面广的砖木结构农居分四个年代从砌筑砂浆强度和圈梁构造柱等方面进行了抗震能力分析,介绍了模态测试的意义和原理,深入分析结构动力特性的测试,得到了振型、频率和阻尼比的获取方法,重点分析了随机响应的模态分析法,通过地脉动测试方法获取了22栋砖木结构农居的一阶频率和阻尼比对比,对比分析了不同年代砖木结构农居的尺寸、质量现状与结构动力特性的关系,最后从结构构造和模态测试角度提出了增强构造措施、减小高度和跨度尺寸、提高砌筑砂浆强度等方法达到提高结构抗震能力的目的。 相似文献
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以Carcione黏弹各向异性理论为基础,给出了适用于黏弹性具有任意倾斜对称轴横向各向同性介质(黏弹TTI介质)的二维三分量一阶速度-应力方程,采用旋转交错网格任意偶数阶精度有限差分格式求解该方程,并推导出了二维黏弹TTI介质完全匹配层(PML)吸收边界条件公式和相应的旋转交错网格任意偶数阶精度有限差分格式,实现了该类介质的地震波场数值模拟.数值模拟结果表明:该方法模拟精度高,边界吸收效果好,可以得到高精度的波场快照和合成记录;并且波场快照和合成记录能较好地反映地下介质的各向异性特征和黏弹性特征. 相似文献
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《地震工程与工程振动》2021,41(3)
高层建筑结构的动力特性是指它的自振频率、振型及阻尼比。高层建筑结构的动力特性测试,目前主要采用脉动测试的方法。长宁地震后,密集的余震为原型结构的强震响应测试提供了基础。文中在邻近震中选取某高层剪力墙结构,首先进行系统的脉动测试,识别了主要的模态参数;然后通过流动观测强震仪获得了多组超过设防水准的地面运动及对应的结构响应,据此提炼的模态参数与脉动识别的结果差异不大,但是信号频谱的形态差异很大。脉动时,结构低阶模态频率占主导,而强震响应时高阶模态或地面输入的卓越频率占主导。所得结果可供抗震设计时参考。 相似文献
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利用交错网格有限差分和旋转交错网格有限差分进行各向异性介质弹性波场数值模拟时, 质点振动速度分量与应力张量的网格节点定义方式均不相同, 从而对各向异性波场分离效果产生不同的影响. 针对这一问题, 本文以具有垂直对称轴的横向各向同性(VTI)介质的波场分离为例, 首先分析了两种网格的参数定义方式以及VTI介质波场的分离过程; 其次, 详细研究和分析了这两种网格的参数定义方式对各向异性介质波场分离的影响, 并依据波前面连续性以及波场分离效果等方面, 通过数值模拟实验对该影响进行分析验证. 结果表明, 旋转交错网格的参数定义方式更有利于进行各向异性介质波场数值模拟和波场分离. 相似文献
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建筑物在强震中可能受到损伤,通过对结构瞬时频率的分析可以诊断出结构的损伤发展过程。本文探讨了基于H ilbert-Huang变换的结构物损伤诊断方法,研究了如何从结构地震响应信号中提取模态响应、1阶模态振型和损伤发展规律。本文采用HHT法分析了Northridge地震中某超高层建筑物的强震记录,分析结果表明:带有间歇检验准则的经验模态分解法能够提取结构的模态振动响应;通过分析不同楼层的相对H ilbert边际谱能够识别出结构的1阶模态振型;分析结构振动中瞬时频率的时变特点,可以直观地掌握振动中结构的损伤发展规律。 相似文献
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孔隙尺度的喷射流流动是引起地震波速度频散和衰减的重要机制之一.目前,大多数喷射流模型仅考虑硬孔隙与微裂隙之间的局部流动,而忽略了具有不同孔隙纵横比微裂隙间的喷射流作用.为了研究各种类型孔隙间的流体流动效应,本文对经典喷射流模型进行了扩展,通过结合等效介质理论和孔隙结构模型,根据从干燥岩石超声速度-压力曲线中提取的微裂隙孔隙纵横比分布,求取出岩石中各种微裂隙的体积压缩系数,并在此基础上,利用孔隙空间的压力松弛效应对微裂隙间的喷射流效应进行了模拟,并运用Biot理论描述了硬孔隙间的宏观流动效应.扩展后的理论模型不仅考虑了微裂隙与硬孔隙间的局部流动、硬孔隙与硬孔隙间的Biot宏观流,还加入了微裂隙与微裂隙间的喷射流作用,且模型的高、低频极限始终与Mavko-Jizba理论和Gassmann方程保持一致.模型应用分析发现,对于砂岩和大部分致密灰岩样品,扩展模型均能给出与超声实验测量数据吻合良好的估计结果.此外,扩展模型预测的速度频散及衰减表明,喷射流机制在地震和测井频段发挥着重要作用,其速度频散曲线由低频至高频呈逐渐增大趋势,不具有明显的快速变化特征,与经典频散曲线形态存在显著差异;在低有效压力下,频散和衰减程度较大,喷射流机制发挥主要作用,而随着有效压力的增加,Biot宏观流机制开始占主导,频散和衰减程度逐渐减小. 相似文献
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为了便于研究双相介质固流相混合弹性波场中纵横波波场的传播规律,提出了基于交错网格的Biot双相各向同性介质弹性波动方程高精度波场分离正演数值模拟方法.采用高阶交错网格有限差分法来构建一阶双曲型双相各向同性介质弹性波动方程正演算子实现波场正演,并在每一步递推过程中,分别计算出同相和流相分量相应的散度场(纯纵波场)和旋度场... 相似文献
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本文以玉溪盆地为例,提出了一种包含数据预处理、模型建立、模型修正和模型检验的建模方法.基于各类数据间不同的可信度,给出了消除各类数据间速度偏差的折减函数.为避免以往模型修正过程中对地震波形数据的依赖以及对地脉动H/V谱进行模拟等复杂问题,本文提出了一种改进的模型修正方法,即根据基阶瑞雷波H/V谱与实测地脉动H/V谱形状变化相似的原则,对模型进行修正.修正依据为:在玉溪盆地中,单个地脉动测点所在位置处的地下速度结构中各沉积层面的深度均增加约15 m时,由该点的地下速度结构得到的基阶瑞雷波H/V谱的波峰周期和波谷周期均增加约0.1 s,且二者分别由盆地内沉积层的深层和浅层的速度结构所控制.由于地脉动数据的获取较方便,因此该模型修正方法具有广泛的适用性,由该方法修正后的玉溪盆地三维速度结构模型经检验具有较高的准确度. 相似文献
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VTI介质准P波旋转交错有限差分数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
本文采用旋转交错网格差分格式对VTI（垂直对称轴的横向各向同性）介质准P波一阶应力-速度方程进行数值模拟。并在PML边界条件和稳定性条件下得出Marmousi等复杂模型的高精度波场快照和地震记录,分析了各向异性对地震波的影响。数值结果表明：旋转交错网格有限差分能获得高精度的地震模拟数据,PML边界有较好的吸收效果。 相似文献
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在采用各向异性湍流动能闭合方案和3阶Runge Kutta时间积分方案的大涡模式中,引入由森林冠层粗糙元造成的动量拖曳项、热量输入项和TKE耗散项,以模拟森林冠层和森林边界层的气象场. 通过中性和不稳定层结条件下不同叶面积指数算例的模拟分析及与已有观测结果的比较表明,本文所建大涡模式对森林冠层和森林边界层有较好的模拟效果. 进一步研究表明：不稳定层结条件下较稠密的森林冠层中特有的Kinking & Pairing湍涡结构与森林边界层中湍流的大涡运动相互作用,形成了森林冠层附近的温度斜坡型结构. 相似文献
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目前在地震勘探频带范围内通常假设品质因子Q与频率无关,且呈衰减各向同性.事实上,相比较速度各向异性,介质的衰减各向异性同样不可忽视.本文将衰减各向异性和速度各向异性二者与常Q模型相结合,建立了黏弹性衰减VTI介质模型,并基于分数阶时间导数理论,给出了对应的本构关系和波动方程.利用均匀平面波分析和Poynting定理,推导出准压缩波qP、准剪切波qSV和纯剪切波SH的复速度、相速度、能量速度以及品质因子的解析表达式.对模型的正确性进行了数值验证,并分析了qP,qSV和SH波在介质中的传播特性.数值试验结果表明:本模型能够实现理想的恒定Q行为,表现了品质因子和速度的各向异性特征,显示出黏弹性增强将导致能量速度和相速度的频散曲线变化剧烈;速度和衰减各向异性参数与传播角度之间的耦合效应对qP,qSV和SH波的速度和能量影响明显;qP,qSV和SH波的频散曲线和波前面随着衰减各向异性强度的改变发生显著变化,其中耦合在一起的qP和qSV波变化趋势相同,而SH波与它们呈现相反的变化规律.本研究为从常Q模型角度分析地震波在衰减各向异性黏弹性介质中的传播特征奠定了理论基础. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2021,(8)
基于L-S热弹性理论,采用旋转交错网格伪谱法,实现了均匀各向同性介质的一阶速度-应力-温度微分方程组的数值求解和波场模拟.其中,用时间分裂法解决方程组的刚性问题,用旋转交错伪谱算子计算空间一阶导数,用中心伪谱算子计算空间二阶导数;对于热导率变化比较大的双层介质模型和参考温度随深度按梯度分布的模型,用Crank-Nicolson显式方法取代旋转交错网格伪谱法进行计算;讨论了热耦合波场性质和传播规律,对比了常规伪谱法、交错网格伪谱法和旋转交错网格伪谱法热耦合波场模拟效果.数值模拟结果表明:基于L-S热弹性理论,用时间分裂法结合旋转交错网格伪谱法对均匀各向同性介质的波场计算,能够得到稳定的、高精度的模拟结果,但是在热导率变化剧烈的情况下不能用大时间步长进行求解,而且在参考温度不均匀分布的情况下算法不稳定.本文在网格剖分方式与数值算法的优化组合应用方面进行了探索,为将这些方法推广到孔隙热弹性、热黏弹性和各向异性研究奠定了基础. 相似文献
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周旭辉 《地震工程与工程振动》2023,(6):227-235
为了研究某实桥带焊缝圆灯柱的气动特性以及焊缝对灯柱涡激振动的影响机理,开展了灯柱刚性节段测压模型风洞试验,测试了无焊缝工况以及0°～180°焊缝位置的灯柱周向压力分布,分析了灯柱气动力以及流体卡门涡脱强度,揭示了焊缝对灯柱涡激振动的影响机理。研究结果表明：焊缝对灯柱的气动特性影响显著,不同的焊缝位置可以激发不同的流动模式,当焊缝在灯柱前驻点或者原分离点后侧时,灯柱气动特性受焊缝影响较小。当焊缝在B区域(21°～33°)和C区域(36°～63°)时,流体在焊缝附近发生分离-再附-再分离现象,卡门涡脱强度降低,灯柱的涡激振动被抑制。当焊缝在D区域(63°～78°)时,流体在焊缝位置直接涡脱,伴随着脉动风压和卡门涡脱强度的增强,使灯柱的涡激振动增大;焊缝尺寸的变化不会改变灯柱的气动力系数随焊缝位置的变化规律,但是可能会影响涡激振动风速锁定区间和振动幅值。 相似文献
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常规τ值法假设应力松弛时间与应变延迟时间近似相等, 造成了常Q模型拟合精度低. 本文利用精确的广义流变体模型Q值计算公式, 研究改进的τ值法求解常Q模型参数. 根据地震波散射理论, 推导了基于广义流变体模型的黏滞性介质一阶波恩近似方程, 结合位移-速度关系得到了含卷积完全匹配层边界条件的黏滞性介质应力-速度方程的一阶波恩近似表达式. 通过数值实验验证并对比了黏滞性介质中全波波动方程、 一阶波恩近似方程以及单程波波动方程的波场特征, 讨论了基于流变体模型的黏滞性介质一阶波恩近似方程对速度扰动和Q扰动的适应性, 以及对旅行时和振幅精度的影响. 相似文献