周期分布不规则体对弹性波的二维散射

发布时间：2021-08-19 20:19

　　建立了一种基于均布线载动力格林函数的周期间接边界元方法（PIBEM）,进而研究了全空间中周期分布不规则体对弹性波的散射问题。方法利用平面波入射下,各不规则体周围波场频域内仅相差一个相位的特征,仅需针对其中一个不规则体进行离散和求解,即可求得问题的解;相对于选取有限多个不规则体进行近似求解的方法,该方法具有较高精度的同时,最大限度的降低了求解自由度;在对方法正确性验证的基础上,以全空间中空洞和加塞两种模型为例开展了数值计算分析,重点探讨了空洞形状、空洞间距和加塞刚度等参数对减振效应的影响。数值分析结果表明:周期分布空洞与多个空洞的位移幅值具有差异,且频率低时差异更为显著;三种形状空洞中,周期分布圆形空洞减振效果最佳,周期分布三角形空洞减振效果最差;周期分布加塞与周期分布空洞减振原理不同,加塞通过消耗地震波的能量减振,而空洞通过阻隔地震波减振;周期分布软加塞的消能减振效果优于周期分布硬加塞。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(14)北大核心EICSCD

【文章页数】：13 页

【部分图文】：

周期空洞与多个空洞计算结果的比较

具体求解时,我们选取标号为“0”的不规则体进行求解。然后针对求解区域,如图2所示。采用“分区契合”方法将求解区域分解为加塞闭合域ΩH和加塞外部开口域ΩL。加塞内闭合域ΩH内仅存在散射波场,加塞外部开口域ΩL存在自由波场和散射波场。ΩH中的散射波场完全独立,不受其他加塞闭合域的影响,因而本文采用文献[26]中提出的全空间均布线荷载动力格林函数,通过在边界S0上的各离散单元上施加虚拟均布荷载产生动力响应来模拟。ΩL中的自由波场的求解过程本文不再赘述,具体求解过程见文献[27]。针对于ΩL中的散射波场,考虑到各个不规则体产生的散射波场完全相同,仅因x轴位置上的差异而在频域中存在一个相位差,因而本文在Sánchez-Sesma等研究中全空间均布线荷载动力格林函数的基础上提出了全空间周期分布线载动力格林函数,进而通过在不规则体与全空间交界面S0上的离散单元上施加虚拟周期分布线载产生的动力响应来模拟散射场。以下将详细叙述加塞闭合域ΩH和加塞外部开口域ΩL散射波场的具体构造过程。图2 求解模型分区示意图

求解模型分区示意图

【参考文献】：
期刊论文
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[2]平面SV波入射下弹性半空间中三维球形洞室的动力响应[J]. 梁建文,胡淞淋,刘中宪,巴振宁.  岩土工程学报. 2016(09)
[3]平面SH波在弹性半空间中三维洞室周围的散射[J]. 梁建文,胡淞淋,刘中宪,巴振宁.  地震工程与工程振动. 2015(04)
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[5]基于HDBF的周期性金属结构电磁散射的MoM解[J]. 耿方志,张广辉,董文锋,唐志凯,潘英锋.  哈尔滨工业大学学报. 2009(07)
[6]平面P波在饱和半空间中洞室周围的散射（I）:解析解[J]. 梁建文,巴振宁,Vincent W.Lee.  地震工程与工程振动. 2007(01)
[7]层状半空间中洞室对入射平面P波的放大作用[J]. 梁建文,尤红兵.  地震工程与工程振动. 2005(02)
[8]地下洞室群对地面运动影响问题的级数解答——P波入射[J]. 梁建文,张浩,Vincent W Lee.  地震学报. 2004(03)
[9]多洞室对矢量波散射引起半空间表面位移的边界元解[J]. 熊体凡,钟伟芳.  固体力学学报. 1999(03)

硕士论文
[1]周期性纳米结构的空间光散射分布特性研究[D]. 赵翔.西安工业大学 2016
[2]地下圆形衬砌隧洞对柱面SH波的散射解析解[D]. 丁美.天津大学 2004



本文编号：3352075