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1.
针对半空间中一近表面周期裂纹对SH波的散射问题,本文采用边界元法进行研究。利用周期性的条件,将问题归结为一个典型条带中含单个裂纹的问题,并推导出了以裂纹张开位移为未知函数的边界积分方程。为了解决高阶奇异的边界积分方程的数值计算问题,本文采用解析的方法进行降阶。计算了半空间表面的位移,与其他方法求解结果的比较证明了数值计算的可靠性。 相似文献
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柱面波在半空间中洞室周围的散射 总被引：2，自引：1，他引：1
采用一种间接边界积分方程法求解了柱面波在半空间中洞室周围的散射问题。通过边界条件的验算以及退化解答与精确解的比较,验证了本文方法的计算精度。文中主要分析了入射波频率、波源与洞室距离等参数对洞室附近地表位移响应和洞室动应力集中的影响,得出了一些有益的结论。 相似文献
3.
任意圆弧形凸起地形对平面SH波的散射 总被引：22，自引：10，他引：22
本文采用波函数展开方法提出弹性半空间表面一任意圆弧形凸起边界对平面ＳＨ波二维散射的封闭级数解答，利用引入的辅助函数和推广的外域型Ｇｒａｆ加法公式将解答归结为一代无穷代数方程组的求解，解答的数值结果可由无穷方程的截断计算得出，文中从级数项数增加时计算结果的收敛以及边界条件的收敛满足两方面检验了截断计算的精度，并指出了位移解答的收敛速度与主要参数之间的关系，同时，对凸起角点的应力奇异性及其对解答精度的 相似文献
4.
采用直接刚度法计算自由场动力响应,以层状半空间中移动斜线均布荷载动力格林函数模拟散射波场,采用间接边界元方法求解了层状半空间中沉积谷地对斜入射平面SH波的三维散射问题.由于文中采用的层状场地三维动力刚度矩阵是精确的,且用于模拟散射波场的均布移动斜线荷载可以直接施加在沉积交界面处而不存在奇异性,所以本文方法具有很高精度.文中以均匀半空间和基岩上单一土层中沉积谷地对入射SH波的散射为例进行了数值计算,研究表明,沉积谷地对地震波的三维散射与二维散射之间存在本质差别;层状半空间中沉积谷地与均匀半空间中沉积谷地附近地表位移存在显著差异. 相似文献
5.
《地震工程与工程振动》2015,(4)
结合弹性均匀半空间中力源格林影响函数,采用一种间接边界积分方程法求解了弹性半空间中三维洞室对入射平面SH波的散射问题。通过与已有结果的比较,验证了方法的计算精度。在此基础上,以半空间中圆球形洞室为例,对洞室附近地表位移响应和洞周应力集中特征进行了分析,并与二维模型进行了比较。研究表明:三维和二维模型对平面波的散射在整体上存在相似性,但也存在显著差别;二维模型的地表位移峰值均大于三维情况,前者地表位移空间分布更为复杂,动力响应更为剧烈;三维模型的洞室表面应力峰值则普遍大于二维情况,并且在峰值位置上存在显著差异,且随着频率增大,差异愈加明显。 相似文献
6.
平面SV波在饱和半空间中沉积谷地周围的散射 总被引：1，自引：0，他引：1
采用一种特殊的间接边界积分方程法,求解了平面SV波在饱和半空间中任意形状沉积谷地周围的二维散射问题。结合饱和半空间中膨胀波源和剪切波源格林函数,由分布在沉积和半空间交界面附近两虚拟波源面上的波源分别构造沉积内外的散射波场,由交界面连续条件建立方程并求解确定虚拟波源密度,总波场反应即可由自由波场和散射波场叠加而得。然后通过边界条件验算、退化解答与现有结果的比较以及稳定性检验,验证了方法的计算精度。通过一组典型算例,研究了平面SV波在饱和半空间中沉积谷地周围散射的基本规律,详细给出了不同参数情况沉积谷地附近地表位移幅值和孔隙水压,着重分析了入射SV波频率和角度、边界渗透条件、沉积孔隙率等因素对场地反应的影响,得出了一些有益的结论。 相似文献
7.
本文研究了抗震工程所关心的三维空间中共面周期裂纹阵与正入射S波的相互作用问题。导出了以裂纹张开位移为未知量的奇异积分方程组,详细研究了散射波的特征。当裂纹面为矩形时,对反射系数进行了数值计算,并求得了动态应力强度因子沿裂纹周界的分布,结果的可靠性由能量平衡关系及与二维问题的极限状态的比较得以初步验证。 相似文献
8.
本文提出了一种计算不规则起伏地形中SH波散射的有效方法——局域边界元法.本方法基于传统边界元法,为计算复杂地表散射问题提供了一种更加高效的解决方案.根据地震波满足的边界积分方程中牵引力格林函数的特性,我们将自由边界分解成水平部分和起伏部分.通过公式推导,可将水平部分的位移由起伏部分的位移通过格林函数线性叠加表示,因此只需对起伏部分的位移进行直接求解,从而极大地减少了待求解的未知数个数,显著提高了计算效率.通过与半圆形山谷SH波平面波入射的解析解比较,验证了方法的正确性.数值模型比较显示,局域边界元模拟结果与传统边界元数值解完全吻合,但是大幅提高了计算效率.因此,局域边界元法可以作为模拟不规则地形中地震波散射的有效工具. 相似文献
9.
利用积分方程方法以及半空间并矢格林函数的快速算法对埋地目标体矢量电磁散射进行正演计算。首先,利用半空间电磁并矢格林函数建立起埋地目标体的体积分方程。然后通过将空间偏导转移至格林函数谱域积分的积分号之外,并采用离散复镜像方法来近似余下的零阶索末菲积分,进一步得到并矢格林函数各个分量的闭合形式。由于避免了对索末菲积分的繁琐数值计算,使得生成反应矩阵和计算散射场时由半空间并矢格林函数计算带来的瓶颈问题得到较好的克服,因而极大地提高了埋地目标体电磁响应正演计算效率,同时也能保证足够的精度。 相似文献
10.
波动问题的级数解边界元法 总被引：5，自引：0，他引：5
本文提出了一种处理波动问题的级数解积分方程边界单元法,它是利用相应的齐次微分方程解的完备系作为加权函数来建立边界积分方程的。这一方法避免了传统的奇异边界积分方程存在的奇异积分问题,应力计算精度也较高。文中还利用这一方法处理了由于局部不规则地形引起的SH波的散射问题,波场输入十分方便。 相似文献
11.
复杂近地表散射衰减所有的地面观测波场,形成半随机半相干的近地表强散射噪音背景,弥漫整个炮集,淹没深层反射信号,是导致地震资料极低信噪比的主要原因.如何研究和评价近地表散射强度一直是石油勘探未解决的问题,这与起伏地表的粗糙度、近地表速度横向变化和结构倾角分布密切相关.基于前期复杂近地表边界元法波动方程数值模拟研究,本文提出一种复杂近地表散射振幅矩阵方法来分析近地表散射强度.首先对复杂近地表结构进行边界元配置方法离散,根据边界积分方程生成矩阵方程.我们不求解该矩阵方程(涉及海量计算),只是利用矩阵分析技术来解析矩阵方程中的散射振幅系数矩阵,研究复杂近地表结构对不同频率波场的散射强度.该方法利用边界元对近地表结构几何特征的精确表征,研究起伏地表和非规则地质分界面对地震波传播的影响,由基本解及其在边界上的法向导数经过高斯数值积分计算得到的散射振幅系数矩阵,不仅描述了任意两点之间的相互影响,同时还刻画了边界形状特征的影响,为评价不同地质结构的散射强度提供了可能性.作为初步评价手段,我们采用矩阵元素总和与矩阵维数之比作为表征散射振幅系数矩阵散射特征的标量复杂系数,通过理论和实际模型测试,形成了一套行之有效、计算快速的近地表复杂性分析方法. 相似文献
12.
针对层状半空间中沉积谷地对斜入射瑞雷波的三维散射问题, 采用直接刚度法计算自由场波场, 以层状半空间中移动斜线均布荷载动力格林影响函数求解三维散射波场, 建立了求解该问题的间接边界元方法. 通过与已有结果的比较, 验证了该方法的正确性, 并以均匀半空间以及弹性基岩上单一土层场地中沉积谷地为例进行了计算分析. 研究结果表明: 层状半空间与均匀半空间中沉积谷地对瑞雷波的散射存在显著差别; 层状半空间中瑞雷波的振动模态对沉积附近位移幅值有着重要影响; 土层刚度和厚度等参数也对沉积附近位移幅值大小及空间分布有着显著的影响. 相似文献
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流体饱和半空间二维地形三分量弹性波散射间接边界元模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
无限长局部地形地震波斜入射响应问题称为二维三分量问题,在计算量远小于三维的情况下,一定程度上反映了近地表场地的三维动力响应特征.基于天然土体的成层性及固液两相耦合特性,以层状多孔介质内部移动线荷载(孔隙水压)动力格林函数作为基本解,开展流体饱和半空间二维地形三分量弹性波散射的2.5维间接边界元模拟研究.总场响应由自由波场和散射波场叠加构成,前者可由直接刚度法求得,后者则通过施加移动虚拟均布荷载和移动虚拟孔隙水压所产生的动力响应来模拟.该方法优势在于离散仅限于地形底边界(无须离散自由地表),格林函数计算不存在奇异性(荷载可直接加在边界上),容易控制计算精度,对复杂边界条件具有很强的适应性.在退化验证和精度比较的基础上,以梯形凹陷和半椭圆沉积地形为例,模拟了时域和频域的流体饱和半空间三维弹性波散射响应.研究表明:局部地形的地震动响应依赖于入射频率、入射角度、边界透水条件、土层刚度和土层厚度等,入射波、反射波和散射波相互干涉,极大延长了位移的振动持续时间. 相似文献
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平面P波在饱和半空间中洞室周围的散射(II):数值结果 总被引：1，自引：0，他引：1
本文通过数值计算研究了入射平面P波在饱和半空间中洞室周围散射问题,分析了入射波频率和角度、边界渗透条件、孔隙率、泊松比等参数对散射的影响。研究表明,平面P波入射情况下,饱和半空间和单相(干土)半空间中洞室附近地表位移幅值的差别很大,干土情况的水平位移幅值相对较大,饱和情况的竖向地表位移幅值相对较大;由于波在洞室附近的干涉,饱和情况与干土情况的地表位移出现相位漂移。随着孔隙率的增大,洞室附近水平地表位移幅值逐渐减小,竖向地表位移幅值则逐渐增大;当孔隙率较低时,边界渗透条件对地表位移幅值的影响很小,而当孔隙率较大时,边界渗透条件的影响则不可忽视,不透水情况下,水平和竖向地表位移幅值的峰值均相对较大;随着入射频率的增加,孔隙率的影响逐渐增大,而且不透水情况下孔隙率的影响相对较大。随着泊松比的增大,洞室附近水平地表位移幅值逐渐降低,竖向地表位移幅值则逐渐增大;泊松比较小时,边界渗透条件对位移幅值的影响较大,泊松比较大时,边界渗透条件对位移幅值的影响则较小;随着入射频率的增加,泊松比的影响逐渐增大。当孔隙率较小时,半空间地表和洞室表面孔隙水压幅值较小,但空间变化比较剧烈,随着孔隙率的增大,孔隙水压逐渐增大但空间变化逐渐平缓;随着入射频率的增加,孔隙水压幅值逐渐增大,且孔隙水压的空间变化逐渐变得复杂。 相似文献
15.
级数解边界积分法及其在地震波散射问题中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
级数解边界积分法是利用相应的齐次微分方程的解完备系作权函数来建立边界积分方程。本文采用级数解边界积分法并选取傅氏级数作试函数求解SH波散射问题,并将计算结果同解析解或其它数值方法的解做了比较。结果表明,本文方法计算简单、精度较高而且节省机时。文中还提出了用傅氏级数拟合复杂边界的方法。 相似文献
16.
工程结构三维疲劳裂纹最大应力强度因子计算 总被引：1，自引：2，他引：1
介绍了裂纹的类型、裂纹尖端应力场的奇异性。以一维问题为例,推导论证了奇异单元能够很好的反映裂纹尖端应力场的奇异性。应力强度因子一般表达式表明应力强度因子与载荷呈线性关系,并依赖于物体和裂纹的几何形状和尺寸。本文借助大型通用有限元软件ANSYS,采用位移外插法计算了三维表面裂纹前沿不同位置处的应力强度因子,并与《应力强度因子手册》基于实验的理论公式计算结果相比较。结果表明:有限元结果与理论解误差较小,裂纹最深处应力强度因子最大。 相似文献
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本文通过数值计算研究了入射平面P波在饱和半空间中洞室周围散射问题，分析了入射波频率和角度、边界渗透条件、孔隙率、泊松比等参数对散射的影响。研究表明，平面P波入射情况下，饱和半空间和单相（干土）半空间中洞室附近地表位移幅值的差别很大，干土情况的水平位移幅值相对较大，饱和情况的竖向地表位移幅值相对较大；由于波在洞室附近的干涉，饱和情况与干土情况的地表位移出现相位漂移。随着孔隙率的增大，洞室附近水平地表位移幅值逐渐减小，竖向地表位移幅值则逐渐增大；当孔隙率较低时，边界渗透条件对地表位移幅值的影响很小，而当孔隙率较大时，边界渗透条件的影响则不可忽视，不透水情况下，水平和竖向地表位移幅值的峰值均相对较大；随着入射频率的增加，孔隙率的影响逐渐增大，而且不透水情况下孔隙率的影响相对较大。随着泊松比的增大，洞室附近水平地表位移幅值逐渐降低，竖向地表位移幅值则逐渐增大；泊松比较小时，边界渗透条件对位移幅值的影响较大，泊松比较大时，边界渗透条件对位移幅值的影响则较小；随着入射频率的增加，泊松比的影响逐渐增大。当孔隙率较小时，半空间地表和洞室表面孔隙水压幅值较小，但空间变化比较剧烈，随着孔隙率的增大，孔隙水压逐渐增大但空间变化逐渐平缓；随着入射频率的增加，孔隙水压幅值逐渐增大，且孔隙水压的空间变化逐渐变得复杂。 相似文献
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用布希涅斯克定义的弹性半空间内的垂直位移包括两项积分,除了积分号前面系数的差别之外,第一项积分是单层位势而第二项积分为双层位势。若扁壳基础是正高斯曲率的几何曲面,则壳底与半空间表面间的挤压强度就是半空间表面作用的分布垂直荷载。当越过边界时,双层势位的函数值和单层势位的法向导数值发生跳跃。利用这些性质,本文得出布希涅斯克积分的反演公式,从而避开要求解偏微分—积分方程组的巨大数学困难而易于得出解析解。以椭园抛物面扁壳为例说明本文方法的应用。 相似文献