本文關(guān)鍵詞：二維地基中儲液多孔波阻板的隔振性能研究

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【摘要】：目前各種人工振動對環(huán)境的影響日益顯著,環(huán)境振動及其治理在土動力學和環(huán)境巖土工程領(lǐng)域亟需解決。而人工振動主要是由地基將振動從人工振源向周邊環(huán)境傳播的,地基引起的周邊環(huán)境振動是人工振動污染的主要途徑。波阻板(Wave Impedance Block,簡寫為WIB)作為屏障隔振措施,自提出之后就引起了大量學者對其進行研究并取得了顯著的成果。含液飽和多孔介質(zhì)是一種兩相材料,它的內(nèi)部具有細觀孔隙結(jié)構(gòu)且孔隙中充滿液體,流-固兩相的相互耦合作用可使飽和多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)在振動的過程中引起能量耗散,這種類似阻尼的效應(yīng)可以用來進行減振隔振。而目前常用的波阻板主要有實體塊和蜂窩狀的兩種,對含液飽和多孔介質(zhì)材料作為波阻板隔振的情況少有研究。因此,研究含液飽和介質(zhì)波阻板的隔振效果不僅具有重要的理論意義,同時也會為實際工程提供一定的應(yīng)用價值。本文研究內(nèi)容主要包括:1.非分裂完全匹配層吸收邊界條件的時域有限元模擬地基是一個半無限空間結(jié)構(gòu),進行實際的模擬計算過程中,必須截取有限的區(qū)域,此時須引入一定的人工邊界條件,為了最大化地提高計算結(jié)果的精確性,減少人工邊界反射波,本文選擇了目前吸波效果最好的完全匹配層(Perfectly Matched Layer,簡寫為PML)吸收邊界條件。首先,基于二維均質(zhì)各向同性彈性介質(zhì)的二階彈性波動方程,通過Laplace變換和復伸展坐標變換,并引入輔助變量,建立了一類非分裂格式的PML吸收邊界。其次,應(yīng)用Galerkin近似技巧,給出了位移形式的時域有限元模型。最后,通過數(shù)值算例驗證了非分裂PML在彈性波動問題中的有效吸波性。2.單相波阻板隔振參數(shù)分析基于二維彈性波動理論,利用PML截取有限的計算區(qū)域,結(jié)合時域有限元方法計算了在二維彈性地基中設(shè)置單相波阻板的隔振性能,并對波阻板的隔振效果進行了詳細的參數(shù)分析,研究了波阻板的板厚、彈性模量以及埋深等材料參數(shù)對地基不同位置的隔振影響。結(jié)果表明:當在采用波阻板隔振時,適當增加波阻板的厚度、彈性模量以及減小波阻板的埋深可提高隔振效果。3.儲液多孔波阻板隔振參數(shù)分析基于Biot多孔介質(zhì)波動理論,結(jié)合PML邊界條件,用時域有限元方法計算了二維彈性地基中儲液多孔飽和介質(zhì)波阻板的的隔振性能,考慮了儲液多孔波阻板的板厚、彈性模量、埋深和孔隙率等參數(shù)對隔振效果的影響。研究結(jié)果表明:儲液多孔介質(zhì)波阻板的隔振效果比單相介質(zhì)波阻板的隔振效果好,為了使儲液多孔波阻板有更好的隔振效果,可適當增加波阻板的厚度、彈性模量以及調(diào)整波阻板的埋深,同時也要注意選擇孔隙率盡可能大的波阻板材料。
【關(guān)鍵詞】：非分裂完全匹配層 時域有限元 儲液多孔飽和介質(zhì)波阻板 單相介質(zhì)波阻板
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU435
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題的研究背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 屏障隔振的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 波阻板隔振的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 計算方法的研究14-17
• 1.3 本文研究目標、研究內(nèi)容17-19
• 1.3.1 研究目標17-18
• 1.3.2 研究內(nèi)容18-19
• 第2章 波在彈性介質(zhì)中的傳播理論19-35
• 2.1 單相介質(zhì)中波的傳播19-27
• 2.1.1 彈性波動方程的建立19-24
• 2.1.2 彈性波的傳播和衰減特性24-25
• 2.1.3 彈性波的反射、透射25-27
• 2.2 飽和介質(zhì)中波的傳播27-32
• 2.2.1 Biot波動方程的建立27-30
• 2.2.2 飽和介質(zhì)中波的傳播和衰減特性30
• 2.2.3 飽和介質(zhì)彈性波的反射、透射30-32
• 2.3 波阻板隔振原理32-33
• 2.3.1 單相介質(zhì)波阻板的隔振原理32-33
• 2.3.2 儲液多孔飽和介質(zhì)波阻板的隔振原理33
• 2.4 小結(jié)33-35
• 第3章 非分裂完全匹配層吸收邊界條件35-45
• 3.1 二維非分裂完全匹配層方程的建立35-38
• 3.2 二維非分裂完全匹配層方程的有限元實現(xiàn)38-39
• 3.3 二維非分裂完全匹配層的數(shù)值模擬39-44
• 3.3.1 爆炸源40-42
• 3.3.2 表面垂直集中動荷載42-44
• 3.4 小結(jié)44-45
• 第4章 單相波阻板隔振參數(shù)分析45-54
• 4.1 波阻板隔振模型的建立45-48
• 4.1.1 模型尺寸及單元網(wǎng)格的劃分46-47
• 4.1.2 材料參數(shù)的選擇47-48
• 4.2 波阻板厚度的隔振研究48-49
• 4.3 波阻板彈性模量的隔振研究49-51
• 4.4 波阻板埋深的隔振研究51-53
• 4.5 小結(jié)53-54
• 第5章 儲液多孔波阻板隔振參數(shù)分析54-64
• 5.1 儲液多孔波阻板隔振模型的建立54-56
• 5.1.1 模型尺寸及單元網(wǎng)格的劃分55
• 5.1.2 材料參數(shù)的選擇55-56
• 5.2 儲液多孔波阻板厚度的隔振研究56-58
• 5.3 儲液多孔波阻板彈性模量的隔振研究58-59
• 5.4 儲液多孔波阻板埋深的隔振研究59-61
• 5.5 儲液多孔波阻板孔隙率的隔振研究61-63
• 5.6 小結(jié)63-64
• 第6章 結(jié)論及展望64-66
• 6.1 本文主要結(jié)論64
• 6.2 展望64-66
• 參考文獻66-72
• 致謝72-73
• 附錄A （攻讀學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文目錄）73

【參考文獻】

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本文編號：879716