一、任意切向荷载下超弹性半空间的解析解(论文文献综述)
张朝明[1](2021)在《基于橡胶非线性特征的浮置板轨道动力响应及环境振动影响研究》文中提出橡胶浮置板轨道因其良好的减振效果及高性价比,在实际工程中广泛应用。作为一种高分子材料,在车辆、轨道动力学研究中,橡胶垫的非线性力学行为的识别与应用将直接影响动力学仿真的结果。因此本文的研究目标是在准确描述橡胶垫的非线性力学特性基础之上,开展车辆、轨道的动力响应分析,进而预测及评估周围土体及建筑的环境振动。本文以地铁减振轨道中的橡胶浮置板减振轨道作为主要研究对象。首先,根据相关文献及理论资料确定橡胶垫Mooney-Rivlin超弹性及Prony级数黏弹性非线性本构模型,并推导出关键参数进行仿真软件数值导入。其次,建立车辆-轨道-基础耦合瞬态动力学模型及浮置板轨道谐响应稳态动力学模型,分析橡胶垫超弹性、黏弹性对车辆动力学参数、轨道结构振动特性以及衰减规律的影响。最后,根据实际工程案例,基于有限元-无限元耦合方法建立车辆-轨道-隧道-土体-建筑三维环境振动预测模型,分析在橡胶垫超弹性及黏弹性下条件下,振动在土体、建筑中的振动分布及传播规律。文章主要内容及结果如下:(1)从车辆动力学参数来看,橡胶垫考虑超弹性后车体稳定性有所降低,车体垂向振动加速度最大增加17%,而车辆运行安全性变化不大,轮轨垂向力最大仅增加4%左右,脱轨系数及轮重减载率变化有限。从轨道动力学参数来看,橡胶垫考虑超弹性后轨道各结构振动加速度明显变化,其中钢轨振动加速度平均增加约16%,浮置板振动加速度最大降低了11%,底座振动最大增加近2倍。浮置板及底座的振动加速度变化与橡胶垫静刚度呈明显相关性。同时钢轨及浮置板垂向位移明显降低,橡胶垫0.019N/mm3静刚度下钢轨垂向位移降低12.5%,浮置板位移降低34.0%。从减振效果来看,考虑橡胶垫超弹性后轨道结构传递损失、插入损失均低于线弹性下的计算损失,其中传递损失最大相差6d B,插入损失最大相差3.19d B。(2)橡胶垫考虑其黏弹性特性后,相同橡胶垫静刚度下,钢轨、浮置板及底座的各阶频响曲线峰值及峰值对应频率均增加。橡胶垫0.019N/mm3静刚度下,考虑橡胶垫黏弹性,钢轨加速度导纳峰值、动柔度峰值分别增加37%、25%;浮置板加速度导纳峰值、动柔度峰值分别增加55%、39%。在1~30Hz频段内,考虑橡胶垫黏弹性下,结构振动衰减率略高于线弹性模型。而在40~80Hz频率内,振动衰减率明显低于线弹性工况,振动更不易沿纵向衰减。(3)土体振动主要频率为20~40Hz,沿着土体深度方向振动大致呈先增大后减少趋势,与隧道同深度处的土体振动最大。同时由于地表土质及表层瑞利波的影响,表层土体振动有明显放大趋势。距隧道中心线6m处,隧道深度处最大Z振级为77.80d B,地表最大Z振级为72.7d B。振动在地表传播时,随着水平距离增加,振动加速度峰值先减小再增加在减小,在15~20m存在明显的振动放大现象。(4)随着楼层增加,建筑板中垂向振动先降低后增大。首层及顶层建筑板中Z振级平均达到68d B,而3至4层板中振级较低,平均为61d B。相较于建筑板中振动,建筑梁柱连接点处的振动明显降低,垂向振动加速度平均降低约50%,从分频最大振级及计权Z振级来看,同一楼层相较于板中振动降低4~5d B。随着楼层升高,梁柱节点处振动先降低后增加,在第10层以后振级增长缓慢,最大振级出现在顶层,约为63.6d B。同一楼层,由于结构整体刚度及自振频率的差异,建筑不同区域、不同结构形式下振动加速度、分频最大振级以及计权Z振级仍有一定差异。图134幅,表28个,参考文献146篇。
赵仓龙[2](2021)在《海水-TI饱和海床动力Green函数及海上桩承风机地震响应研究》文中指出动力Green函数是求解地震、波浪、交通荷载等动荷载作用下土体动力响应以及土-结构动力相互作用问题的基本解,也是采用边界元法进行数值计算的基础。近年来,海上风力发电、海上石油及可燃冰开采等海洋工程蓬勃发展,开展海洋环境下动力Green函数研究对求解土-海洋结构动力相互作用问题具有重要的理论价值。考虑到海床土在水平和竖直方向往往表现出各向异性的物理力学性质,将其视为横观各向同性饱和介质更符合实际地层情况。此外,近海风电场大多处于环太平洋地震多发区域,易遭受断层引发的强烈地震脉冲作用,为确保海上风机服役期间的安全性,有必要开展海水-海床-结构耦合效应下桩承风机系统的时域地震响应研究。基于以上背景,本文先从解析角度对海洋环境下海水-海床耦合模型的动力Green函数以及水中点源脉冲问题进行了理论研究,接着利用FLAC3D有限差分软件,对横观各向同性海床土中桩承风机地震响应特征进行数值分析。主要研究内容如下:(1)基于Biot波动理论及可压缩流体控制方程,将海床土视为有限厚的横观各向同性饱和多孔介质,建立了柱坐标系下海水-海床土竖向耦合振动理论模型;通过直接解耦,求得了土骨架位移-孔压形式(u-p)的波动方程,利用Hankel积分变换,结合海水自由表面、基岩表面处边界条件以及海床面连续性条件,求得了表面圆盘荷载、环形荷载以及点荷载作用下海水-海床耦合模型的稳态动力响应,讨论了海床土各向异性程度、频率、基岩埋置深度、海水深度、渗透系数及孔隙率等因素对动力Green函数的影响。(2)针对有限深海水、半空间海水和全空间海水三类情况,运用Fourier和Hankel积分变换求解点声源激发下海水波动方程,求得了Ricker小波脉冲作用下海水在变换域内的动水压力和竖向位移解答,借助留数定理求解逆变换奇异型积分,获得了海水在点源脉冲作用下的时域动力响应;此外,考虑水底柔性介质阻尼效应对入射波的吸收作用,进一步推导了水底柔性反射边界下点源脉冲的时域动力Green函数,分析了海水深度、声源位置、底部边界阻尼等因素下海水动力响应和声波传播特性。(3)利用FLAC3D有限差分软件,建立了地震波作用下横观各向同性饱和海床土中高承台斜群桩支承风机系统的数值分析模型,其中利用桩单元模拟群桩基础,梁单元模拟风机叶片,塔筒、机舱和轮毂分别采用变截面薄壁圆筒形、长方体形和半球形壳单元模拟,采用附加质量法计算地震引起的动水压力,在海床土底部沿水平方向施加基线校正后的实测Kobe地震波加速度时程,同时设置自由场边界减少波的反射干扰,研究了海床土各向异性程度、斜桩倾斜角度、桩径以及近断层脉冲效应等因素对海上风机地震响应的影响。
尹崇林[3](2021)在《摩擦滑动接触条件下隧洞围岩和衬砌力学分析的解析方法》文中提出隧道和地下工程在近代以来得到了长足的发展,特别的,进入20世纪之后,随着设计施工技术的进步以及社会发展的需要,更加受到人们的重视。并且因其所处地理位置及其建筑结构形式的特殊性使其具有便捷、安全、环保、节能等突出的优势,从而被广泛地运用于交通、采矿、能源、水电工程、城市建设及国防建设等多个领域。稳定性问题是地下工程结构中一个十分重要的研究内容。岩石中的初始应力在隧洞开挖以后得到释放而重新分布,当围岩中的应力达到或超过岩石强度的范围比较大时岩体就会失稳,此时常需要在隧洞周围设置衬砌支护以进一步保证围岩的稳定性。解析分析方法中复变函数方法因其所得解析解的精确性以及求解过程的便捷性,成为求解隧道及地下工程问题的一种基础方法。为了求解复杂孔形衬砌隧洞问题,需要应用复变函数中的保角变换将一个边界复杂的区域变换为边界简单的区域,以此将物理平面上的复杂支护断面通过映射函数变换到象平面上的圆环区域。在实际工程中,衬砌和围岩之间的接触问题比较繁杂,为了简化问题以获得其基本规律,将隧洞围岩和衬砌之间的接触问题简化为交界面上两个弹性体的接触问题。作为弹性体相互接触条件之一的摩擦滑动接触,最符合实际工况,而完全接触和光滑接触则是其两种极端情况。论文以两种极端接触工况的求解为出发点,巧妙的将库仑摩擦模型引入摩擦滑动接触的求解过程,再结合最优化方法,得出了它的一般解。主要的研究内容有:(1)考虑摩擦滑动接触的极端情况之一——光滑接触,通过平面弹性复变函数方法,推导得到了衬砌内均布水压力作用下任意孔型深埋衬砌隧洞的应力以及位移解析解,并利用数值软件ANSYS验证了所得结果。在求解过程中考虑了初始地应力的作用及支护滞后的力学过程,使用幂级数解法求解由应力边界条件及应力和法向位移的连续条件构成的基本方程,然后通过得到的解析函数计算围岩和衬砌中的应力和位移。以直墙半圆拱形和马蹄形隧洞为例分析了围岩和衬砌中切向应力及它们之间接触面上的法向应力分布规律。讨论了位移释放系数、侧压力系数和内水压力的变化对围岩与衬砌内的应力分布规律的影响。发现切向应力在衬砌内边界和围岩开挖边界上的取得较大的值,并且在隧洞的拐角处出现最大的应力集中。(2)为了更加准确地刻画隧洞中围岩和衬砌的接触问题,定义接触面上产生最小滑动量的状态为衬砌的真实工作状态,引入更符合实际情况的基于库仑摩擦模型的摩擦滑动接触条件来模拟围岩和衬砌之间的接触。在考虑支护滞后效应的前提下,结合平面弹性复变函数方法和最优化理论,建立了具有一般性的摩擦滑动接触解法。以圆形水工隧洞为例,获得了围岩和衬砌在这种接触条件下的应力解析解,并且利用有限元软件ANSYS验证了所得结果的准确性。最后通过算例分析了不同侧压力系数,不同的摩擦系数对衬砌内外边界的切向应力,接触面上接触应力以及切向位移间断值的影响。(3)针对隧洞围岩和衬砌摩擦滑动接触解法的缺点,通过在优化过程中减少设计变量的个数,优化模型得到了极大的简化,为任意孔型深埋隧洞在摩擦滑动接触条件下问题的求解得到更加理想的优化理论模型,并且使计算精度和计算速度得到了提升。该方法还可以精确地得到满足完全接触的摩擦系数的阈值,通过对深埋圆形衬砌隧洞两种材料的弹模比值,位移释放系数,衬砌厚度,以及侧压力系数的参数分析,提供了判断围岩和衬砌接触方式的理论基础。
张自斌[4](2020)在《介质特异性粘附力学研究》文中研究表明在生物系统中,细胞与细胞以及细胞与细胞外基质之间的特异性粘附是普遍存在的生物学现象。特异性粘附是由跨膜的受体分子和细胞外基质上的配体分子之间形成非共价键引起的,它具有靶向性,涉及分子键的随机反应(断开或闭合)与弹性体变形之间的耦合,在很多生物过程和生物功能中起着重要的作用,包括胚胎发育,组织新陈代谢和损伤治疗等。实验和理论已经表明,细胞是个复杂的动态结构,主要由细胞膜、细胞质和细胞核构成,它不仅仅表现出弹性,还表现出蠕变和松弛以及大变形下模量增加等现象,这些现象对特异性粘附有很大影响。目前,大多数的特异性粘附研究考虑的是半空间几何模型和线弹性本构模型,很少有研究者考虑弹性体的尺寸效应以及材料非线性特性对特异性粘附的影响。因此,本文建立了有限尺寸弹性体间的粘附模型来表征生物学中的特异性粘附行为,通过理论分析或有限元方法得出:存在最佳弹性体尺寸使得弹性体间的粘附强度达到最大;加载率和粘性系数的增加有利于提高弹性体间的粘附强度,加载率越小,分子键蠕变效应越明显,从而减小了界面间的粘附强度;弹性体内纤维结构的硬化行为能够提高界面间的粘附拉脱力,而纤维取向的倾斜是引起弹性体迁移的原因之一。本文主要包含以下研究内容:首先,本文建立了有限尺寸弹性体特异性粘附模型来表征弹性体间特异性粘附行为,利用弹性理论中悬臂梁在任意载荷作用下的求解方法,给出了外力作用下,粘附界面分子键变形的微分-积分控制方程,并获得了稳态或动态粘附行为数值解,定量地分析了弹性体尺寸、刚度以及加载率对粘附行为的影响。另外,有限元方法也被用于求解稳态时粘附问题,两种方法计算结果一致。利用有限元方法能够实现对更加广泛的材料本构关系的求解,并将其应用于研究细胞粘附问题。其次,考虑到细胞中骨架纤维的取向以及硬化行为以及大变形等特征,首先基于连续介质力学框架,研究了利用有限元方法实现超弹性本构理论,给出了超弹性材料切向刚度矩阵的推导,开发了近似不可压缩超弹性本构模型用户子程序,并通过算例验证了子程序的有效性。然后将横观各向同性超弹性本构模型应用于弹性体,建立了超弹性体与弹性体间的特异性粘附模型,研究了细胞内的骨架纤维性能以及纤维取向对弹性体间特异性粘附行为的影响。最后,针对细胞表现出的蠕变和松弛行为,分析并推导了粘弹性及其粘超弹性本构模型的有限元实现过程,并用算例证实了有限元实现的可靠性,粘弹性本构模型对研究细胞及其软组织力学行为很重要。通过建立粘弹性体与弹性体之间的特异性粘附模型,研究了加载率和粘性系数对特异性粘附行为的影响。
李怡君[5](2020)在《地下列车荷载作用下土体与隧道结构的动力响应理论研究》文中研究表明地铁在方便城市人们出行的同时,引起的环境振动问题也受到越来越多的关注。地铁引起的地基振动可看作是土体内部的列车荷载产生的扰动在地下结构及周围土体中传播衰减后的结果,其振动传播规律受荷载类型、地下结构及土体性质等多种因素的影响。基于此,本文通过建立不同的模型,从多个角度对地下列车荷载作用下土体的动力响应规律开展了研究和探索。具体研究内容概括如下:(1)采用埋置移动点荷载模型来模拟地下列车荷载,基于弹性介质Lame-Navier波动方程,通过Fourier积分变换求得了三维粘弹性半空间在内部埋置移动荷载作用下的动力响应解。分析了荷载埋深、速度及自振频率对地表各向振动位移时程、频谱及空间分布的影响。(2)建立了圆形隧道-饱和土体平面应变模型,并在极坐标下对薄壁圆柱壳体运动方程及饱和土体Biot波动方程进行求解,得到了隧道底拱处简谐荷载作用下饱和土体的稳态响应解。研究了经隧道结构与周围土体相互作用后土体内部位移、应力及孔压的空间分布情况。并对土体渗透性、荷载频率及土体阻尼进行了参数分析。(3)通过将衬砌外部可能存在的注浆区域考虑为注浆液与土体混合的多孔弹性介质,建立隧道衬砌-注浆层-饱和土体耦合模型,着重分析了隧道底拱集中简谐点荷载作用下,注浆层对隧道周围饱和土体稳态响应的影响。(4)将隧道简化为埋置于饱和地基中的无限长Euler梁,建立了沿隧道延伸方向的二维隧道-成层地基纵截面模型。分别采用TRM法与Biot饱和多孔介质理论来模拟复杂地层的成层性及多相性,得到饱和多层地基在作用在埋置梁上的移动荷载作用下的动力响应理论解。最后通过建立不同地层分布模型,研究了隧道穿过复杂地层时地基振动情况,并分析了荷载移动速度及自振频率的影响。(5)采用梁-弹簧-阻尼模型来模拟隧道内部浮置板轨道系统,根据轨道系统与隧道结构间的相互作用力关系,将轨道系统与隧道-饱和成层土体模型耦合起来,采用傅里叶变换求解了轨道-隧道-土体耦合系统的动力响应解。最后分析了不同类型移动荷载作用下浮置板轨道系统对地表振动的隔振作用。本文的研究工作主要是通过理论推导的方法,对地铁列车运行引起的周围地基土体稳态振动这一问题进行了研究。其中考虑了土体的多相性,成层性,隧道结构,轨道结构,以及隧道外部注浆层等多方面的因素对土体振动传播、衰减规律的影响。本文得到的结论,为地铁规划过程中的选线及建造运营过程中的地基振动的预测及防振减振提供了依据。
王立远[6](2020)在《基于表面能密度弹性理论的纳米结构若干问题的表面效应影响》文中研究指明纳米材料和纳米技术是20世纪开启并发展起来的最为重大的研究课题之一,现已在众多基础研究与工程应用研究中应用。从电子学角度来看,纳米结构的原子尺寸与电子的相干长度非常接近,故原子之间的强相干致使其内部结构产生自组织;从光学角度出发,其结构尺度与光的波长非常接近时,破坏了其原有的周期性边界条件。这均使得纳米材料的性质发生巨大变化,使其具有优越的力学、光学、磁性、导热和导电等特性,而被作为微/纳机电系统中的结构元器件广泛地应用,如:纳米传感器、纳米激振器、纳米俘能器等。当材料的尺度达到纳米级或更小时,材料的表面积与体积比迅速增大,这时表面效应将对材料的力学性质产生重大的影响。因此,分析表面效应对纳米元器件力学行为的影响是非常有意义的,也是非常有必要的。本文在已有研究的基础上,基于表面能密度弹性理论,结合力学中的数学方法,研究了表面效应对纳米结构若干问题的力学行为的影响,并获得了相关问题的解析表达式。具体内容如下:(1)研究了纳米尺度下接触问题的表面效应影响。结合变分原理和广义Young-Laplace方程,导出了含表面效应的弹性场应力边界条件,采用傅里叶积分变换法给出了弹性半空间在均布荷载及集中力作用下应力和位移的解析表达式。结果表明,表面效应使得变形表面的接触应力和位移沿加载边界平稳变化。此外,表面效应对材料刚度有显着的影响,体表面能密度越大,材料表面越加坚硬。(2)研究了纳米尺度下含有椭圆孔非均质结构的表面效应影响。通过复变函数理论,采用应力函数法和保角变换获得了不同远场加载下包含表面效应影响的椭圆孔周围变形的封闭解析解。结果表明,椭圆孔洞周围的应力状态不仅与孔洞形状有关,而且也明显的依赖于表面效应。(3)研究了表面效应对压电纳米线弯曲及力-电耦合行为的影响。通过最小势能原理,导出了含表面效应的压电纳米线弯曲的控制方程以及相应的边界条件,并给出了固支和悬臂两种压电纳米线在集中力作用下挠度、有效弯曲刚度和感应电荷的解析表达式。结果表明,表面效应使固支纳米线的有效刚度增加,即起到硬化作用,而悬臂纳米线恰恰与之相反。此外,在相同的外部载荷作用下,表面效应使得两类纳米线的诱导电荷数均明显高于没有表面效应的诱导电荷数。(4)研究了表面效应对压电纳米线自由振动与屈曲行为的影响。通过哈密顿原理,导出了包含表面效应的压电纳米线的运动和屈曲控制方程,并分别获得了振动固有频率和屈曲临界电压。理论结果表明,表面效应对细长纳米线的振动固有频率和屈曲临界电压改变量的影响更为显着。
宋红霞[7](2020)在《均匀材料尺度依赖和表面依赖的接触力学分析》文中研究说明随着现代制造技术的高速发展,许多机械产品和器件的日益小型化、微纳化。当机械系统结构或者材料特征尺寸减小到微纳米量级时,结构或者材料就会呈现出一些不同于其在宏观尺度下的特殊性能,表现出强烈的尺度效应和表面效应。目前,微纳米尺度的接触力学受到人们的广泛关注,且在实验和数值模拟方面做了大量的研究,理论方面的研究主要基于一些非经典的高阶连续介质理论,如偶应力理论和表面弹性理论。偶应力理论通过在其本构关系中引入材料特征长度来表征微米材料的尺度效应;表面弹性理论通过引入表面材料常数和非经典边界条件来表征纳米材料的表面效应。本文主要研究均匀材料尺度依赖和表面依赖的接触问题,包括基于偶应力理论均匀弹性材料的二维摩擦和有限摩擦接触问题,以及基于表面压电理论均匀压电材料的二维和轴对称无摩擦接触问题。主要内容和结论包括:(1)基于偶应力理论,建立了均匀弹性半平面尺度依赖的接触模型,求解了半平面在刚性平压头、圆柱压头和半圆压头作用下的滑动摩擦接触问题。利用Fourier积分变换,将法向和切向集中线载荷作用下的基本解转化为第二类耦合的Cauchy奇异积分方程组,再利用数值方法得到接触问题的解。研究结果表明:随着尺度参数的增加,平压头法向接触应力首先偏离然后逐渐趋近于经典弹性结果,圆柱压头和半圆压头的最大法向接触应力随着尺度参数的增加而增加。在邻近平压头两端的足够小的接触区域内,存在边界层效应,圆柱压头和半圆压头在接触区的两端不存在边界层效应。(2)基于偶应力理论,建立了均匀涂层半平面尺度依赖的接触模型,研究了均匀涂层半平面在刚性压头作用下的滑动摩擦以及有限摩擦接触问题。利用Fourier积分变换,得到涂层半平面在法向和切向线集中载荷作用下摩擦接触问题的控制奇异积分方程组,并用于求解滑动摩擦接触和有限摩擦接触问题。对于有限摩擦接触问题,接触区被分为中心粘着区和外滑移区,通过发展复杂的迭代方法数值获得了问题的解。研究结果表明:对于平压头和圆柱压头的面内应力,出现在接触区边缘的拉应力随着剪切模量比和摩擦系数的增加而增大,这表明可以通过调节涂层的剪切模量比和摩擦系数来改善微纳尺度接触损伤。(3)基于表面压电理论,建立了压电材料表面依赖的二维接触模型,研究了均匀压电半平面在刚性平压头和圆柱压头作用下的二维无摩擦接触问题,讨论了残余表面应力、表面弹性常数、表面压电常数和表面介电常数对压电材料接触特性的影响。研究结果表明:对于二维接触问题,表面效应使得圆柱压头法向接触应力在接触区两端不再为零,且在接触区外存在非零压应力,这与经典弹性理论的结果不同。平压头法向接触应力只对残余表面应力敏感,然而圆柱压头的法向接触应力不仅对残余表面应力敏感,同时对表面弹性常数和表面介电常数敏感。(4)基于表面压电理论,建立了压电材料表面依赖的轴对称接触模型,研究了均匀压电半空间在刚性平底圆柱压头和球压头作用下的轴对称无摩擦接触问题。利用Hankel积分变换给出表面依赖的轴对称接触问题的控制积分方程,获得了半空间接触表面接触应力和电位移的数值解。分析了残余表面应力、表面弹性常数、表面压电常数以及表面介电常数对法向接触应力、径向应力和径向电位移的影响。研究结果表明:对于轴对称接触问题,表面效应使得球压头法向接触应力在接触区边缘处不再为零,且在接触区外存在非零压应力,这与经典弹性理论的结果不同。对于平底圆柱压头,法向接触应力主要对残余表面应力敏感。然而对于球压头法向接触应力不仅对残余表面应力敏感,也对表面弹性常数和介电常数敏感。本文工作在尺度依赖和表面依赖的接触问题上做了系统的理论研究,研究结果对揭示微纳米接触损伤有重要理论意义,对微纳米机械系统和器件的优化设计以及基于纳米压痕技术的材料性能表征具有重要的应用价值。
戴凯鑫[8](2020)在《移动和瞬态荷载作用下饱和土体和衬砌相互作用研究》文中认为近年来,随着我国经济的快速发展和日益加快的城市化进程,城市交通面临着巨大的压力,各大城市为了改善城市交通的拥堵,缓解交通线的密集,积极开展了一系列地铁和隧道工程的修建。但是隧道内外部的动力荷载对隧道衬砌以及周围土体产生的振动影响不容忽视,因此研究动力荷载作用下土体和衬砌相互作用规律具有重要意义。本文采用理论分析加数值算例的方法对移动和瞬态荷载作用下土体和衬砌相互作用开展了相关研究,具体研究工作包括以下几点:(1)采用波函数法给出了移动点源作用下成层半空间中圆形衬砌隧道动力响应的解析闭合解,其中圆形衬砌隧道模拟为中空圆柱体,隧道周围土体模拟为含有圆形孔洞的半空间,衬砌结构和土体均为黏弹性介质。利用平面波和柱面波矢量波函数间的变换特性解决直角坐标系和柱坐标系的转换问题,并最终通过施加地表和隧道-土体界面处的位移、应力边界条件完成整个模型的解析求解。此解析解可为地铁列车环境振动问题提供一套高效准确的分析方法,并可作为其他数值方法的基准解。(2)引入黏弹性边界模型,研究了三种瞬态荷载形式下黏弹性边界上径向刚度系数Kr和阻尼系数Cr对饱和土体和衬砌的径向位移、应力的影响。基于Biot波动理论,建立饱和土体的波动方程,将衬砌视为弹性介质,建立衬砌的控制方程,采用Laplace变换以及数值逆变换方法求得各个表达式在Laplace变换域内以及时域内的解。取退化条件下的黏弹性边界参数,和完美黏结边界条件下土体径向位移和应力进行对比,验证了黏弹性边界条件下解答的正确性,并分析了突加荷载、阶跃荷载和三角脉冲荷载下,不同Kr与Cr值对饱和土体和衬砌结构动力响应的影响。(3)基于VB混合物理论,将非饱和土视为准饱和多孔介质,对比分析了准饱和土中不同饱和度下土体、衬砌位移和应力响应,并着重研究了衬砌-土体不同接触边界条件对动力响应的影响。将非饱和土波动方程简化为准饱和土动力控制方程,并转换为位移表达形式,运用Laplace变换在变换域内求解准饱和土和衬砌波动方程,利用黏弹性边界、衬砌内表面力与位移关系求得各个表达式的未知数,通过数值算例分析讨论了不同土体饱和度下衬砌和土体振动响应规律,可为瞬态荷载作用下土体和衬砌相互作用动力分析提供理论依据。
欧强[9](2020)在《移动荷载下土工加筋路堤动力响应特性及其分析方法研究》文中研究说明土工加筋路堤是由基层与土工合成材料所形成的一种软土地基处治形式,因其能够增加路堤的承载力和提高路堤的稳定性,对软土路堤具有良好的处治效果,以及在施工成本与时效方面的优势,被广泛应用于高速公路,高速铁路领域的地基处理。然而,目前其理论研究仍处于研究的初级阶段,特别是“路面结构层-路堤填土-加筋垫层”共同作用方面尚有待进一步研究。为此,本文通过理论分析,结合有限元数值模型,对移动荷载下土工加筋路堤动力响应特性及其分析方法进行深入系统的研究。首先分析了土工加筋体的作用机制,总结了土工加筋体的作用机理,探讨了“加筋体-垫层-填土”三者组成的复合体相互作用的变形机理以及荷载传递机制,提炼了常用土工加筋体的受力变形分析方法,为主要研究对象土工加筋路堤在移动荷载下的研究提供思路。其次,基于弹性地基上的Euler-Bernoulli梁和Timoshenko梁计算模型,讨论了静荷载下考虑梁-土界面摩阻效应的弹性地基梁变形分析方法,其摩阻力分布形式分别考虑为常数、线性分布、与侧向位移成正比以及考虑纵横位移耦合的幂级数解等。在此基础上,针对移动荷载作用下土工加筋路堤,将路面结构层视为黏弹性地基梁。在Kelvin地基梁模型的基础上,考虑路面结构层与路基填土的界面摩阻效应影响,进而分析交通荷载下黏弹性地基有限长梁的瞬态问题,通过三角级数展开法和Laplace-Fourier积分变换以及逆变换得到黏弹性地基梁在半正弦波荷载作用下的位移解析解。将路堤上部的路面结构层,路堤填土层,土工格室或多层土工加筋垫层视作一个复合系统,土工格室或多层土工加筋垫层视作一个路堤填土层以下的梁高较浅的复合地基梁。考虑路面结构层的抗弯刚度,提出了一个扩展的双层EulerBernoulli梁模型在对称垂直荷载作用下的受力变形分析方法。此方法综合考虑了梁-土界面摩阻力和水平位移与垂直位移耦合的影响,并且系统考虑了上部路面结构和路堤填土的性质对土工格室或多层土工加筋路堤系统的影响。再次,针对交通荷载的特点,基于前文的双层Euler-Bernoulli梁模型,考虑加筋垫层的抗弯刚度以及路堤填土的重度,改进Euler-Bernoulli双层地基梁模型去预测交通荷载作用下的土工加筋路堤系统的性能。首先获得了路面结构层的弯曲刚度和土工合成材料加筋碎石垫层的修正的弯曲刚度,然后建立了移动荷载下土工加筋路堤的双层地基梁分析模型。与此同时,还考虑了上、下两层梁的耦合效应对上、下梁的动力响应的影响,并利用一阶摄动理论推导了双层梁系统的控制微分方程并获得了相应的解答。最后,分析了交通荷载的特性,选取移动面荷载进行模拟,并且自行编制了Fortran子程序用于控制移动荷载的幅值、作用范围以及移动速度等等。在边界处采用无限元处理以减小由于模型尺寸带来的边界效应。针对路堤填土的黏弹性,利用ABAQUS的用户材料子程序,编制了等效线性黏弹性模型模拟路堤填土。土工格栅加筋体采用二维桁架单元模拟,土工格室采用三维膜结构模拟,由此建立了移动荷载下土工加筋路堤的有限元三维数值分析模型。并对数值模型的空间分布特性、平面分布特性进行了分析。基于有限元分析模型,探讨了不同加筋类型、车辆超载、移动荷载速度、路堤填土高度以及路面结构层刚度、双层梁抗弯刚度比、上下土层刚度比等因素对土工加筋路堤受力变形的影响,并给出了合理的设计施工建议。
乐意[10](2020)在《阶梯形桩竖向及扭转振动特性理论研究》文中研究说明桩基振动理论是桩基动力设计及各类桩基动力检测方法的理论基础。随着现代桩基工程的发展,各类新型桩基不断涌现,其中阶梯形桩因良好的承载性能和显着的经济效应在桥梁工程和软土地基处理中得到了广泛的应用。纵观阶梯形桩的发展历程可以发现,目前关于阶梯形桩的研究主要集中在其承载特性和变形规律等静力方面,而关于其动力特性的研究却鲜有报道。鉴于此,本文基于楔形土模型,采用解析的方法研究了单相土和饱和土中阶梯形桩的竖向及扭转振动特性。主要工作和成果如下:(1)建立了楔形土模型以简化阶梯形桩环形区与桩周土的动力相互作用,利用ABAQUS软件建立了桩土系统有限元模型,并结合Mohr-Coulomb破坏准则得到了楔形土体边界。结合平面应变模型、土环桩理论和Rayleigh-Love杆件理论推导了单相土中阶梯形桩竖向振动的解析解。检验了阶梯形桩桩顶竖向动力响应对楔形土体边界误差的敏感性,并将楔形土模型与Voigt模型进行了对比分析,最后研究了阶梯形桩几何参数对其桩顶竖向动力响应的影响。(2)结合平面应变模型和土环桩理论推导了单相土中阶梯形桩扭转振动的解析解。从土压力理论的角度探讨了楔形土体边界的选取,研究了楔形土体边界变化对阶梯形桩桩顶扭转振动特性的影响,将楔形土模型与Voigt模型进行了对比分析,并进一步研究了不同几何参数下阶梯形桩桩顶的扭转动力响应。(3)结合平面应变模型、Biot理论和土环形理论建立了饱和两相土中阶梯形桩竖向振动的理论模型,并推导了其桩顶动力响应的解析解。检验了竖向振动时平面应变模型在Biot理论中的准确性和适用范围,并将所得解与第二章推导的单相土中阶梯形桩竖向振动解进行了对比分析,最后研究了饱和楔形土体物理参数对阶梯形桩桩顶竖向动力响应的影响。(4)结合平面应变模型、Biot理论和土环形理论推导了饱和土中阶梯形桩扭转动力响应的解析解。将所得解与第三章推导的单相土中阶梯形桩扭转振动解进行了对比分析,并研究了饱和楔形土体物理参数对阶梯形桩桩顶扭转动力响应的影响。
二、任意切向荷载下超弹性半空间的解析解(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、任意切向荷载下超弹性半空间的解析解(论文提纲范文)
(1)基于橡胶非线性特征的浮置板轨道动力响应及环境振动影响研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 引言 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 橡胶浮置板应用研究 |
1.2.2 橡胶材料力学本构模型 |
1.2.3 橡胶浮置板动力学研究现状 |
1.2.4 地铁运行引起的环境振动问题研究现状 |
1.2.5 既有研究存在的问题 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
2 车辆-轨道-基础耦合有限元数值模型的建立 |
2.1 车辆-橡胶浮置板轨道有限元模型 |
2.1.1 地铁B型车辆模型 |
2.1.2 浮置板轨道模型 |
2.1.3 轨道随机不平顺 |
2.1.4 相互作用与边界条件 |
2.2 橡胶垫材料本构模型的数值实现 |
2.2.1 橡胶垫超弹性本构模型 |
2.2.2 橡胶垫黏弹性本构模型 |
2.2.3 橡胶垫瑞利阻尼 |
2.3 模型验证 |
2.4 本章小结 |
3 橡胶超弹性对浮置板轨道动力特性的影响性分析 |
3.1 基于橡胶超弹性的车辆动力学分析 |
3.1.1 列车行驶安全性及稳定性评价方法 |
3.1.2 列车行驶稳定性分析 |
3.1.3 列车行驶安全性分析 |
3.2 基于橡胶超弹性的浮置板轨道动力学分析 |
3.2.1 钢轨振动加速度及位移分析 |
3.2.2 浮置板振动加速度及位移分析 |
3.2.3 底座振动加速分析 |
3.3 基于橡胶超弹性的浮置板轨道减振效果分析 |
3.3.1 橡胶浮置板传递损失 |
3.3.2 橡胶浮置板插入损失 |
3.4 本章小节 |
4 橡胶黏弹性对浮置板轨道动力特性的影响性分析 |
4.1 稳态动力学分析理论与模型 |
4.1.1 稳态动力学理论介绍 |
4.1.2 谐响应分析模型 |
4.2 橡胶浮置板结构的垂向振动传递特性 |
4.2.1 钢轨频响函数分析 |
4.2.2 浮置板频响函数分析 |
4.2.3 底座频响函数分析 |
4.3 橡胶浮置板结构的纵向振动传递特性 |
4.3.1 振动沿钢轨纵向传播规律 |
4.3.2 振动沿浮置板纵向传播规律 |
4.3.3 振动沿底座纵向传播规律 |
4.4 本章小结 |
5 基于橡胶非线性特征的地铁环境振动影响性分析 |
5.1 地铁环境振动预测模型 |
5.1.1 土体本构模型及边界条件 |
5.1.2 环境振动敏感建筑模型 |
5.1.3 环境振动评价指标及控制标准 |
5.2 地铁引起的环境振动在土体中的传播规律 |
5.2.1 振动在土体中的垂向传播 |
5.2.2 振动在土体中的横向传播 |
5.3 地铁引起的环境振动在建筑物中的传播规律 |
5.3.1 建筑板中振动特性 |
5.3.2 建筑梁柱节点振动特性 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(2)海水-TI饱和海床动力Green函数及海上桩承风机地震响应研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与选题意义 |
1.2 饱和多孔弹性介质动力响应的研究现状 |
1.3 横观各向同性地基动力响应的研究现状 |
1.4 流体声源-饱和多孔介质耦合动力响应研究现状 |
1.5 海上桩承风机地震响应研究现状 |
1.5.1 桩基础地震响应研究现状 |
1.5.2 水下结构动水效应研究现状 |
1.5.3 海上风机地震响应研究现状 |
1.6 本文的主要研究内容 |
第二章 表面荷载作用下海水-海床中动力Green函数研究 |
2.1 引言 |
2.2 计算模型 |
2.3 控制方程 |
2.3.1 流体控制方程 |
2.3.2 海床土控制方程 |
2.4 方程的求解 |
2.4.1 横观各向同性饱和海床土动力响应 |
2.4.2 海水动力响应 |
2.5 Green函数的确定 |
2.5.1 边界条件 |
2.5.2 三种不同的荷载作用形式 |
2.5.3 不同荷载形式的Green函数 |
2.6 算例分析 |
2.6.1 解的退化与验证 |
2.6.2 竖向圆盘荷载作用下参数影响分析 |
2.6.3 竖向环形荷载/点荷载作用下参数影响分析 |
2.7 本章小结 |
第三章 点声源脉冲作用下海水时域响应研究 |
3.1 引言 |
3.2 计算模型 |
3.3 海水控制方程 |
3.4 方程的求解 |
3.4.1 海水控制方程的求解 |
3.4.2 有限深海水动力响应 |
3.4.3 半空间海水动力响应 |
3.4.4 全空间海水动力响应 |
3.4.5 水底柔性反射边界下海水动力响应 |
3.4.6 波场特征分析 |
3.5 算例分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 横观各向同性海床土中斜群桩支承风机地震响应研究 |
4.1 引言 |
4.2 高承台斜群桩支承海上风机模型的建立 |
4.2.1 风机模型建立 |
4.2.2 海床土材料本构模型 |
4.2.3 海水层动水压力模拟 |
4.2.4 地震波施加及阻尼设置 |
4.3 群桩基础内力包络图及叶片位移时程 |
4.4 海床土各向异性程度影响分析 |
4.4.1 弹性模量比的影响 |
4.4.2 剪切模量比的影响 |
4.5 群桩影响因素分析 |
4.5.1 斜桩倾斜度的影响 |
4.5.2 桩径的影响 |
4.6 近断层脉冲效应对风机地震响应的影响 |
4.6.1 近断层脉冲型地震波的选取 |
4.6.2 近断层脉冲型地震波作用下风机地震响应 |
4.7 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间研究成果 |
致谢 |
(3)摩擦滑动接触条件下隧洞围岩和衬砌力学分析的解析方法(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 隧道工程围岩稳定及支护结构设计理论 |
1.2.1 围岩稳定和围岩压力理论发展 |
1.2.2 隧道工程支护结构设计理论发展 |
1.3 隧道工程力学分析解析研究现状 |
1.3.1 无衬砌隧道研究现状 |
1.3.2 隧道工程围岩支护相互作用研究现状 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 隧道力学分析的弹性理论 |
2.1 引言 |
2.2 平面弹性问题的基本方程 |
2.3 平面弹性的复变方法 |
2.4 保角变换与曲线坐标 |
2.5 本章小结 |
第3章 光滑接触条件下非圆形有压隧洞的应力位移解析解 |
3.1 引言 |
3.2 求解的基本原理及方程 |
3.2.1 围岩和衬砌应力和位移分量的表示 |
3.2.2 围岩和衬砌的解析函数的形式 |
3.2.3 围岩和衬砌解析函数求解的基本方程 |
3.2.4 围岩和衬砌解析函数的求解过程 |
3.3 围岩和衬砌的应力位移求解 |
3.3.1 围岩和衬砌应力的求解 |
3.3.2 围岩和衬砌位移的求解 |
3.4 算例和分析 |
3.4.1 计算精度检验 |
3.4.2 直墙半圆拱形隧洞围岩和衬砌应力的讨论 |
3.4.3 马蹄形隧洞围岩和衬砌应力的讨论 |
3.5 本章小结 |
第4章 圆形隧洞围岩衬砌摩擦滑动接触条件下的应力解析方法 |
4.1 引言 |
4.2 基本原理及方法 |
4.2.1 仅开挖引起的围岩位移 |
4.2.2 衬砌作用下应力位移的复势函数表示 |
4.2.3 建立方程 |
4.3 摩擦滑动接触的解法 |
4.3.1 滑动准则 |
4.3.2 优化模型 |
4.3.3 衬砌和围岩中的应力 |
4.3.4 基于有限元方法的衬砌与围岩接触分析原理 |
4.3.5 计算结果的验证 |
4.4 分析和讨论 |
4.4.1 接触面上的接触应力 |
4.4.2 接触面上的切向位移间断值 |
4.4.3 围岩开挖边界上的切向应力 |
4.4.4 衬砌内外边界上的切向应力 |
4.4.5 摩擦系数的阈值 |
4.5 本章小结 |
第5章 摩擦滑动接触的高效解法和接触方式的判定 |
5.1 引言 |
5.2 基本原理及方法 |
5.3 摩擦滑动接触解法的优化 |
5.4 分析和讨论 |
5.4.1 围岩和衬砌接触面上的接触方式 |
5.4.2 衬砌和围岩各边界上切向应力的变化规律 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 本文主要创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文及其它成果 |
攻读博士期间参加的科研工作 |
致谢 |
作者简介 |
(4)介质特异性粘附力学研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
主要符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 细胞粘附与粘附斑 |
1.2.1 细胞与细胞外基质 |
1.2.2 粘附斑 |
1.3 粘附理论研究与发展 |
1.3.1 经典粘附理论 |
1.3.2 特异性粘附研究 |
1.4 本文主要研究内容 |
第二章 有限尺寸弹性体间的特异性粘附 |
2.1 引言 |
2.2 两端受力弹性体的位移解 |
2.3 弹性体间的特异性粘附 |
2.3.1 弹性体与刚体的粘附模型 |
2.3.2 分子间的随机反应 |
2.3.3 级数展开求解方法 |
2.3.4 有限元求解方法 |
2.3.5 稳态粘附结果与分析 |
2.4 弹性体间的动态粘附 |
2.4.1 动态粘附结果与分析 |
2.5 小结 |
第三章 超弹性材料间的特异性粘附 |
3.1 引言 |
3.2 超弹性材料 |
3.2.1 超弹性材料的应力应变 |
3.2.2 超弹性材料刚度矩阵 |
3.2.3 Jaumann应力率 |
3.2.4 解耦的应力响应 |
3.2.5 Weiss超弹性本构模型及实现 |
3.2.6 HGO超弹性本构模型 |
3.3 超弹性体粘附在弹性基底 |
3.3.1 沿着纤维方向单轴拉伸 |
3.3.2 横观各向同性超弹性体粘附在弹性体 |
3.4 小结 |
第四章 粘弹性材料间的特异性粘附 |
4.1 引言 |
4.2 粘弹性材料本构模型 |
4.2.1 弹性元件和粘性元件 |
4.2.2 Maxwell模型 |
4.2.3 广义Maxwell模型 |
4.3 广义Maxwell模型有限元分析 |
4.3.1 一维粘弹性本构模型的增量形式 |
4.3.2 三维粘弹性本构模型的增量形式 |
4.4 粘弹性对特异性粘附的影响 |
4.5 小结 |
第五章 粘超弹性材料中的力学计算 |
5.1 引言 |
5.2 广义Maxwell模型本构方程的能量形式 |
5.3 粘超弹性材料本构模型 |
5.4 粘超弹性本构模型的切向刚度矩阵 |
5.5 小结 |
第六章 结论及展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
附录 A 主要张量计算 |
A.1 主要张量运算规则 |
A.2 主要张量计算 |
在学期间的研究成果 |
致谢 |
(5)地下列车荷载作用下土体与隧道结构的动力响应理论研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 地表交通荷载作用下地基的动力响应研究 |
1.2.2 地下交通荷载作用下地基的动力响应研究 |
1.3 以往研究存在的主要问题 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第二章 埋置移动荷载作用下弹性地基的三维动力响应 |
2.1 引言 |
2.2 控制方程 |
2.3 边界条件及求解 |
2.4 数值计算与对比验证 |
2.4.1 对比验证 |
2.4.2 算例分析 |
2.5 本章小结 |
附录2A |
第三章 圆形隧道与周围饱和土体稳态响应分析 |
3.1 引言 |
3.2 计算模型及假定 |
3.3 控制方程及求解 |
3.3.1 饱和土体波动方程 |
3.3.2 衬砌壳体运动方程 |
3.3.3 考虑饱和土介质与衬砌相互作用的解 |
3.4 算例及分析 |
3.4.1 对比与验证 |
3.4.2 饱和土体动力响应空间分布 |
3.4.3 荷载自振频率的影响 |
3.4.4 饱和土体渗透性的影响 |
3.4.5 饱和土体阻尼的影响 |
3.5 本章小结 |
附录3A |
第四章 考虑注浆层的饱和土体与隧道结构动力响应研究 |
4.1 引言 |
4.2 计算模型 |
4.3 控制方程及求解 |
4.3.1 饱和介质波动方程的通解 |
4.3.2 衬砌壳体运动方程 |
4.3.3 考虑饱和土体与注浆层及衬砌相互作用的解 |
4.4 算例及分析 |
4.4.1 注浆层厚度对隧道周围土体响应分布的影响 |
4.4.2 注浆层对饱和土体动力响应随径向衰减曲线的影响 |
4.5 本章小结 |
附录4A |
第五章 复杂地层中土体与隧道结构动力响应分析 |
5.1 引言 |
5.2 模型与假定 |
5.3 控制方程及求解 |
5.3.1 饱和土体控制方程 |
5.3.2 Euler-Bernoulli梁的运动方程 |
5.3.3 边界条件及连续条件 |
5.3.4 TRM法的展开及求解 |
5.4 算例及分析 |
5.4.1 对比与验证 |
5.4.2 地基中软硬夹层对振动响应的影响 |
5.4.3 地基中软硬夹层对地表竖向振动速度与加速度的影响 |
5.5 本章小结 |
第六章 轨道系统-隧道结构-饱和成层地基-耦合动力响应分析 |
6.1 引言 |
6.2 计算模型 |
6.3 控制方程及求解 |
6.3.1 浮置板轨道-隧道耦合模型的动力控制方程 |
6.3.2 轨道系统与隧道-饱和成层地基模型的耦合 |
6.4 算例及分析 |
6.4.1 移动常值荷载作用下的地表竖向振动分析 |
6.4.2 移动简谐荷载作用下的地表竖向振动分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 结论和建议 |
7.1 本文总结 |
7.2 主要结论 |
7.2.1 埋置移动荷载作用下弹性地基的三维动力响应 |
7.2.2 简谐荷载作用下圆形隧道与周围饱和土体的稳态振动研究 |
7.2.3 考虑注浆层的饱和土体与隧道结构动力响应研究 |
7.2.4 复杂地层中土体与隧道结构动力响应分析 |
7.2.5 饱和成层地基-轨道系统-隧道结构耦合动力响应分析 |
7.3 进一步工作的建议 |
参考文献 |
作者简历及博士期间发表论文 |
(6)基于表面能密度弹性理论的纳米结构若干问题的表面效应影响(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究方法 |
1.1.3 研究目标和任务 |
1.2 本文贡献 |
1.3 本文结构 |
第二章 表面弹性力学的基本理论 |
2.1 引言 |
2.2 表面弹性力学理论 |
2.2.1 表面效应 |
2.2.2 G-M表面弹性模型 |
2.2.3 表面能密度弹性模型 |
2.3 表面效应对纳米结构力学特性影响的研究概况 |
2.3.1 表面效应对纳米结构接触行为的影响 |
2.3.2 表面效应对含有纳米孔洞的弹性半平面的影响 |
2.3.3 表面效应对纳米线弯曲、屈曲和振动的影响 |
2.3.4 表面效应对压电材料力学特性的影响 |
2.4 本章小结 |
第三章 纳米尺度下接触问题的表面效应影响 |
3.1 引言 |
3.2 二维Boussinesq接触问题的表面效应影响 |
3.2.1 数学模型与理论分析 |
3.2.2 边界条件 |
3.2.3 问题求解 |
3.2.4 数值结果分析 |
3.3 三角形法相均布载荷下平面接触问题的表面效应影响 |
3.3.1 数学模型与理论分析 |
3.3.2 边界条件 |
3.3.3 问题求解 |
3.3.4 数值结果分析 |
3.4 集中力荷载作用下平面接触问题的表面效应影响 |
3.4.1 数学模型和理论分析 |
3.4.2 数值结果与讨论 |
3.5 本章小结 |
第四章 纳米尺度下含有椭圆孔非均质结构的表面效应影响 |
4.1 引言 |
4.2 复变函数理论 |
4.2.1 基本方程 |
4.2.2 保角变换与曲线坐标 |
4.3 理论分析与边界条件 |
4.4 问题求解与结果分析 |
4.4.1 无远场加载 |
4.4.2 远场加载σ~b平行于椭圆孔的短轴 |
4.4.3 远场加载σ~a平行于椭圆孔的主轴 |
4.4.4 特殊的远场加载σ~b=-σ~a=-σ~x |
4.5 本章小结 |
第五章 表面效应对压电纳米线静态弯曲行为的影响 |
5.1 引言 |
5.2 数学模型与理论分析 |
5.2.1 压电材料基本方程 |
5.2.2 压电纳米线弯曲基本方程 |
5.2.3 压电纳米线的势能函数 |
5.3 问题求解 |
5.3.1 固支压电纳米线弯曲问题的封闭解 |
5.3.2 悬臂压电纳米线弯曲问题的封闭解 |
5.3.3 压电纳米线的感应电荷 |
5.4 数值结果分析 |
5.4.1 固支压电纳米线结果分析 |
5.4.2 悬臂压电纳米线结果分析 |
5.4.3 两类压电纳米线的比较 |
5.5 本章小结 |
第六章 表面效应对压电纳米线振动与屈曲行为的影响 |
6.1 引言 |
6.2 理论模型 |
6.3 表面效应对压电纳米线的横向振动的影响 |
6.3.1 运动方程的推导与求解 |
6.3.2 数值结果分析 |
6.4 表面效应对压电纳米线屈曲行为的影响 |
6.4.1 控制方程的推导与求解 |
6.4.2 数值结果分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 研究展望 |
参考文献 |
在学期间的研究成果 |
致谢 |
(7)均匀材料尺度依赖和表面依赖的接触力学分析(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 引言 |
1.1 课题的背景和意义 |
1.1.1 微纳米接触力学的重要性及意义 |
1.2 宏观尺度下均匀材料的接触力学研究现状 |
1.2.1 均匀弹性材料的接触力学研究现状 |
1.2.2 均匀压电材料的接触力学研究现状 |
1.3 尺度依赖的接触力学研究现状 |
1.3.1 偶应力理论及研究现状 |
1.3.2 基于偶应力理论的接触力学研究现状 |
1.3.3 基于其它高阶连续介质理论的接触力学研究现状 |
1.4 表面依赖的接触力学研究现状 |
1.4.1 表面弹性理论和表面压电理论 |
1.4.1.1 表面弹性理论 |
1.4.1.2 表面压电理论 |
1.4.2 基于表面弹性理论的接触力学研究现状 |
1.5 分子动力学模拟纳米尺度接触力学的研究现状 |
1.6 本文研究的目的和内容 |
1.6.1 本文的研究目的 |
1.6.2 本文的研究内容 |
2 均匀半平面尺度依赖的滑动摩擦接触 |
2.1 引言 |
2.2 尺度依赖的摩擦接触问题的基本解 |
2.2.1 基于偶应力理论均匀弹性半平面的基本方程 |
2.2.2 基于偶应力理论的边界条件和基本解 |
2.3 尺度依赖的滑动摩擦接触问题的Cauchy奇异积分方程 |
2.4 尺度依赖的滑动摩擦接触问题的求解方法 |
2.5 三种典型刚性压头 |
2.5.1 刚性平压头 |
2.5.2 刚性圆柱压头 |
2.5.3 刚性半圆压头 |
2.6 面内应力的求解 |
2.7 数值结果和讨论 |
2.7.1 对比算例 |
2.7.2 尺度参数和摩擦系数的影响 |
2.8 本章小结 |
3 均匀涂层半平面尺度依赖的摩擦接触 |
3.1 引言 |
3.2 涂层半平面尺度依赖的摩擦接触问题的基本解 |
3.2.1 均匀涂层和半平面的基本方程 |
3.2.2 边界条件和基本解 |
3.3 尺度依赖的摩擦接触问题的Cauchy奇异积分方程 |
3.4 两种典型刚性压头 |
3.4.1 刚性平压头 |
3.4.2 刚性圆柱压头 |
3.5 面内应力的求解 |
3.6 涂层半平面尺度依赖的二维有限摩擦接触 |
3.6.1 法向加载 |
3.6.2 迭代方法 |
3.7 数值结果和讨论 |
3.7.1 滑动摩擦接触结果 |
3.7.2 有限摩擦接触结果 |
3.8 本章小结 |
4 压电材料表面依赖的二维无摩擦接触 |
4.1 引言 |
4.2 问题的描述 |
4.2.1 表面压电理论 |
4.2.2 压电半平面基体的基本方程 |
4.3 表面依赖的边界条件和无摩擦接触问题的积分方程 |
4.3.1 基于表面压电理论的边界条件 |
4.3.2 基于表面压电理论无摩擦接触问题的积分方程 |
4.4 两种典型刚性压头 |
4.4.1 刚性平压头 |
4.4.2 刚性圆柱压头 |
4.5 三种特殊情况下积分方程的求解 |
4.5.1 只考虑残余表面应力的影响 |
4.5.2 残余表面应力为零且三个表面材料常数不为零的情况 |
4.5.3 当残余表面应力不为零时分别考虑三个表面材料常数的影响 |
4.6 数值结果和讨论 |
4.6.1 残余表面应力的影响 |
4.6.2 表面材料常数的影响 |
4.7 本章小结 |
4.8 本章附录 |
附录A |
附录B |
附录C |
附录D |
附录E |
附录F |
5 压电材料表面依赖的轴对称无摩擦接触 |
5.1 引言 |
5.2 轴对称接触问题的描述 |
5.2.1 压电半空间基体的基本方程 |
5.3 表面依赖的边界条件和轴对称接触问题的积分方程 |
5.3.1 基于表面压电理论的边界条件 |
5.3.2 基于表面压电理论的轴对称接触问题的积分方程 |
5.4 两种典型刚性轴对称压头 |
5.4.1 刚性平底圆柱压头 |
5.4.2 刚性球压头 |
5.5 径向应力的求解 |
5.6 两种特殊情况下积分方程的求解 |
5.6.1 只考虑残余表面应力的影响 |
5.6.2 当残余表面应力不为零时分别考虑三个表面材料常数的影响 |
5.7 数值结果和讨论 |
5.7.1 残余表面应力的影响 |
5.7.2 表面材料常数的影响 |
5.8 本章小结 |
5.9 本章附录 |
附录A |
附录B |
附录C |
附录D |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 进一步的工作展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(8)移动和瞬态荷载作用下饱和土体和衬砌相互作用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 地下移动荷载引起的地基振动与动力响应研究 |
1.2.2 瞬态荷载下圆形衬砌隧道动力响应研究 |
1.2.3 准饱和土中土体和衬砌相互作用研究 |
1.3 研究路线 |
1.4 研究内容 |
第二章 移动荷载下成层半空间中圆形衬砌隧道的动力响应 |
2.1 引言 |
2.2 计算模型 |
2.3 控制方程与求解 |
2.4 数值结果与讨论 |
2.4.1 模型验证 |
2.4.2 荷载速度的影响 |
2.4.3 土体材料阻尼的影响 |
2.4.4 地基成层的影响 |
2.4.5 地下水位的影响 |
2.5 小结 |
第三章 瞬态荷载和黏弹性边界下圆形衬砌隧道的动力响应 |
3.1 引言 |
3.2 Biot波动理论 |
3.3 计算模型 |
3.4 控制方程及求解 |
3.4.1 饱和土控制方程及求解 |
3.4.2 衬砌控制方程及求解 |
3.5 边界条件 |
3.6 数值算例分析 |
3.6.1 算例验证 |
3.6.2 边界系数对位移响应的影响 |
3.6.3 边界系数对应力响应的影响 |
3.6.4 观察点距离对土体位移响应的影响 |
3.7 小结 |
第四章 准饱和土中黏弹性边界下圆形衬砌隧道的动力响应 |
4.1 引言 |
4.2 VB理论与Biot理论的对比 |
4.3 准饱和土波动理论 |
4.4 计算模型 |
4.5 控制方程及求解 |
4.5.1 准饱和土控制方程及求解 |
4.5.2 衬砌控制方程及求解 |
4.6 边界条件 |
4.7 算例分析 |
4.7.1 饱和度对位移和应力响应的影响 |
4.7.2 不同饱和度下观察点距离的影响 |
4.7.3 不同边界系数下饱和度的影响 |
4.8 小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.1.1 移动荷载下成层半空间中土体和衬砌相互作用分析 |
5.1.2 瞬态荷载和黏弹性边界下土体和衬砌相互作用分析 |
5.1.3 准饱和土中黏弹性边界下土体和衬砌相互作用分析 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
1 作者简历 |
2 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
学位论文数据集 |
(9)移动荷载下土工加筋路堤动力响应特性及其分析方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 概述 |
1.2 土工加筋路堤概述 |
1.2.1 土工加筋路堤概念及特性 |
1.2.2 土工加筋材料分类及特性 |
1.3 土工加筋路堤研究现状 |
1.3.1 土工加筋路堤试验研究 |
1.3.2 土工加筋路堤数值研究 |
1.3.3 土工加筋路堤理论研究 |
1.4 主要研究内容与技术路线 |
1.4.1 本文研究意义 |
1.4.2 本文主要研究内容 |
1.4.3 研究技术路线 |
第2章 土工加筋体作用机理及其常用分析方法 |
2.1 概述 |
2.2 土工加筋体作用机理 |
2.2.1 侧向约束作用 |
2.2.2 调整不均匀沉降 |
2.2.3 网兜效应和柔性筏基效应 |
2.2.4 应力扩散作用 |
2.2.5 土工加筋路堤破坏模式 |
2.3 加筋体-垫层-土共同作用 |
2.3.1 协调变形、共同承载 |
2.3.2 提高稳定性 |
2.3.3 构成良好的排水体系 |
2.4 土工加筋体受力变形分析 |
2.4.1 基于弹性地基梁理论的分析方法 |
2.4.2 基于弹性地基板理论的分析方法 |
2.4.3 基于弹性薄膜理论的分析方法 |
2.4.4 土工加筋体数值分析方法 |
2.5 本章小结 |
第3章 考虑梁土界面摩阻效应的弹性地基梁变形分析方法 |
3.1 概述 |
3.2 地基梁模型简介 |
3.2.1 Winkler地基—Euler-Bernoulli梁模型 |
3.2.2 Winkler地基-Timoshenko梁模型 |
3.2.3 弹性半空间—Timoshenko梁模型 |
3.3 静荷载下考虑梁土界面摩阻效应的弹性地基梁变形分析方法 |
3.3.1 考虑摩阻力为常数 |
3.3.2 考虑摩阻力沿地基梁呈线性分布 |
3.3.3 考虑摩阻力与地基梁侧向位移成正比 |
3.3.4 考虑纵横位移耦合的水平摩阻效应的弹性地基梁的解 |
3.4 移动荷载下考虑梁土水平摩阻效应的弹性地基梁变形分析方法 |
3.4.1 计算模型 |
3.4.2 控制方程建立 |
3.4.3 方程求解 |
3.5 算例分析 |
3.6 参数分析 |
3.6.1 水平摩擦系数 |
3.6.2 移动速度 |
3.6.3 黏性阻尼 |
3.6.4 单元弹簧刚度 |
3.6.5 路面抗弯刚度 |
3.7 本章小结 |
第4章 基于双层弹性地基梁理论的土工加筋路堤受力变形方法研究 |
4.1 概述 |
4.2 基于双层地基梁模型受力变形分析 |
4.2.1 基本模型与假定 |
4.2.2 控制方程的建立 |
4.2.3 控制方程求解 |
4.3 算例验证 |
4.4 参数分析 |
4.4.1 界面抗力 |
4.4.2 路堤填土弹性模量(E_e) |
4.4.3 路面结构抗弯刚度(E_1I_1) |
4.5 本章小结 |
第5章 移动荷载下土工加筋路堤双层弹性地基梁解析方法研究 |
5.1 概述 |
5.2 交通荷载的特性 |
5.2.1 静态均布荷载 |
5.2.2 移动恒定荷载 |
5.2.3 移动简谐荷载 |
5.2.4 半正弦波荷载 |
5.2.5 冲击荷载 |
5.2.6 经验模型 |
5.2.7 随机荷载 |
5.3 基于双层弹性地基梁理论的土工加筋模型受力变形分析 |
5.3.1 计算模型与假定 |
5.3.2 控制方程的建立 |
5.3.3 方程组求解 |
5.4 算例验证 |
5.4.1 算例1 |
5.4.2 算例2 |
5.5 参数分析 |
5.5.1 上下土层刚度比(α_k) |
5.5.2 上下梁的弯曲刚度比(α_D) |
5.5.3 上层填土的高度(h_e) |
5.5.4 移动荷载的速度(v) |
5.5.5 黏滞阻尼(ξ) |
5.6 本章小结 |
第6章 移动荷载下土工加筋路堤数值模型 |
6.1 概述 |
6.2 数值模型相关概念 |
6.2.1 材料本构 |
6.2.2 相互作用(Interaction) |
6.3 模型建立 |
6.3.1 基本假设 |
6.3.2 分析方法 |
6.3.3 模型尺寸与参数取值 |
6.3.4 初始条件与边界条件设置 |
6.3.5 单元类型与网格 |
6.4 模型验证 |
6.4.1 算例1 |
6.4.2 算例2 |
6.4.3 算例3 |
6.5 本章小结 |
第7章 移动荷载下土工加筋路堤动力响应数值分析 |
7.1 概述 |
7.2 移动荷载作用下土工加筋路堤路面结构层的空间特性 |
7.2.1 动应力空间特性 |
7.2.2 动应变空间特性 |
7.3 路基动态响应平面特性 |
7.3.1 横断面动应力 |
7.3.2 纵断面动应力 |
7.3.3 横断面动变形 |
7.3.4 竖向动应力 |
7.3.5 竖向动应变 |
7.4 影响因素分析 |
7.4.1 不同加筋类型 |
7.4.2 车辆超载 |
7.4.3 移动荷载速度 |
7.4.4 路堤填土高度(h_e) |
7.4.5 双梁的抗弯刚度比(α_D) |
7.4.6 上下土层刚度比(α_k) |
7.5 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A (攻读学位期间论文、科研及获奖情况) |
(10)阶梯形桩竖向及扭转振动特性理论研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 阶梯形桩研究 |
1.2.2 桩基振动理论研究 |
1.3 楔形土模型的提出与本文的主要工作 |
1.3.1 楔形土模型的提出 |
1.3.2 本文的主要工作 |
第二章 单相土中阶梯形桩竖向振动特性研究 |
2.1 引言 |
2.2 楔形土模型的建立 |
2.3 数学模型和基本假设 |
2.4 控制方程和方程的解 |
2.4.1 土体控制方程及求解 |
2.4.2 普通桩段控制方程及求解 |
2.4.3 楔形复合桩段控制方程及求解 |
2.5 参数研究和讨论 |
2.5.1 模型验证 |
2.5.2 楔形土体边界敏感性分析 |
2.5.3 横向惯性效应对阶梯形桩桩顶动力响应的影响 |
2.5.4 本章解与其他解的对比 |
2.5.5 阶梯形桩几何参数对桩顶动力响应的影响 |
2.6 本章小结 |
第三章 单相土中阶梯形桩扭转振动特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 数学模型和基本假设 |
3.3 控制方程和方程的解 |
3.3.1 土体控制方程及求解 |
3.3.2 普通桩段控制方程及求解 |
3.3.3 楔形复合桩段控制方程及求解 |
3.4 参数研究和讨论 |
3.4.1 模型验证 |
3.4.2 楔形土体边界对阶梯形桩桩顶动力响应的影响 |
3.4.3 本章解与其他解的对比 |
3.4.4 阶梯形桩几何参数对桩顶动力响应的影响 |
3.5 本章小结 |
第四章 饱和土中阶梯形桩竖向振动特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 控制方程和方程的解 |
4.2.1 桩土系统竖向振动控制方程 |
4.2.2 桩土系统边界条件及初始条件 |
4.2.3 控制方程的求解 |
4.3 参数研究和讨论 |
4.3.1 模型验证 |
4.3.2 平面应变模型在Biot理论中的适用性 |
4.3.3 本章解与单相解的对比 |
4.3.4 楔形土体物理参数对阶梯形桩桩顶动力响应的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 饱和土中阶梯形桩扭转振动特性研究 |
5.1 引言 |
5.2 控制方程和方程的解 |
5.2.1 桩土系统扭转振动控制方程 |
5.2.2 桩土系统边界条件及初始条件 |
5.2.3 控制方程的求解 |
5.3 参数研究和讨论 |
5.3.1 模型验证 |
5.3.2 本章解与单相解的对比 |
5.3.3 楔形土体物理参数对阶梯形桩桩顶动力响应的影响 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 本文的主要成果 |
6.2 进一步研究工作的设想 |
参考文献 |
个人简历在读期间发表的学术论文 |
致谢 |
四、任意切向荷载下超弹性半空间的解析解(论文参考文献)
- [1]基于橡胶非线性特征的浮置板轨道动力响应及环境振动影响研究[D]. 张朝明. 北京交通大学, 2021
- [2]海水-TI饱和海床动力Green函数及海上桩承风机地震响应研究[D]. 赵仓龙. 太原理工大学, 2021(01)
- [3]摩擦滑动接触条件下隧洞围岩和衬砌力学分析的解析方法[D]. 尹崇林. 华北电力大学(北京), 2021
- [4]介质特异性粘附力学研究[D]. 张自斌. 兰州大学, 2020(04)
- [5]地下列车荷载作用下土体与隧道结构的动力响应理论研究[D]. 李怡君. 浙江大学, 2020(01)
- [6]基于表面能密度弹性理论的纳米结构若干问题的表面效应影响[D]. 王立远. 兰州大学, 2020(04)
- [7]均匀材料尺度依赖和表面依赖的接触力学分析[D]. 宋红霞. 北京交通大学, 2020
- [8]移动和瞬态荷载作用下饱和土体和衬砌相互作用研究[D]. 戴凯鑫. 浙江工业大学, 2020(02)
- [9]移动荷载下土工加筋路堤动力响应特性及其分析方法研究[D]. 欧强. 湖南大学, 2020(01)
- [10]阶梯形桩竖向及扭转振动特性理论研究[D]. 乐意. 华东交通大学, 2020(03)