半无限空间界面附近SH波对圆形衬砌的散射

建立了求解半无限空间中SH波对浅埋圆形衬砌结构的散射与动应力集中问题的解析方法。利用SH波散射的对称性和多极坐标的方法，在复平面上构造出了一个可以预先满足半空间自由表面上应力自由的边界条件的浅埋圆形衬砌对稳态SH波散射的波函数，并构造出衬砌内的散射波函数。然后根据衬砌周围的边界条件，将该问题转化为对一组无穷代数方程组的求解。最后给出了具体算例，并讨论了其数值结果。     

SH波冲击下浅埋任意形孔洞的动力分析

求解了稳态SH波垂直弹性半空间水平表面入射时,浅埋任意形孔洞的动力响应。采用复变函数和多极坐标方法构造了一个能够自动满足水平表面上应力自由边界条件的散射波函数。应用这一波函数,将半空间中的问题转化为求解一个全空间中任意形孔洞的散射问题,最终将问题归结为对一组无穷代数方程组的求解。作为对抗爆问题的研究,给出了浅埋椭圆孔和方孔附近的动应力集中系数的数值结果,并对算例进行了讨论。     

SH波在浅埋可移动圆柱形刚性夹杂处的散射与地震动

采用复函数、多极坐标法研究了含有可移动圆柱形刚性夹杂的弹性半空间对SH波的散射问题。构造一个能自动满足含可移动刚性圆柱的弹性半空间自由表面上应力为零的边界条件的散射波,应用可移动圆柱形刚性夹杂的运动条件来确定该散射波。最终则可将求解问题归结为求解一个无穷代数方程组,采用截断有限项的方法对其进行求解。给出了地表位移幅值的数值结果,并讨论了各种参数对它的影响。     

半空间中双相介质界面一侧多个圆形 弹性孔洞对SH波的散射

SH波入射情况下,对半空间双相弹性介质界面一侧多个圆形孔洞动态力学响应的解析解答进行了研究。首先,利用复变函数方法建立SH波作用下含有多个圆形弹性孔洞的双相介质半空间理论模型,通过"镜像"思想和多极坐标技术构造满足控制方程和边界条件的等效波场位移表达式。然后,结合分区思想建立"契合"模型,根据双相介质界面处连续性条件,并利用Green函数和"契合"模型建立第一类Fredholm积分方程组。通过有效截断求解该定解积分方程组,并且给出任意位置的圆形孔洞周边的动应力集中系数表达式。以介质中存在两个圆形弹性孔为例,通过讨论发现弹性常数的变化和其他介质缺陷的存在均会对圆孔周边动应力集中系数的分布有一定程度的影响。     

半无限空间中稳态P波在衬砌周围的散射

本文采用多级坐标和复变函数方法针对半无限空间中P波在一衬砌周围的散射问题提出了一种近似求解分析方法。具体做法是利用一个半径很大的圆来逼近半空间的直边界，将待解问题转化为全空间中P波在一圆孔和一衬砌周围的共同散射问题。我们预先写出问题波函数的一般形式解，利用边界条件并借助复数傅立叶级数展开把问题化为求解波函数中未知系数的无穷线性代数方程组，进而讨论了衬砌内外边界处动应力集中系数针对不同条件组合的分布和变化情况。算例结果表明：本文方法对于研究与P波（SV波）有关的散射问题是可行的。     

SH波在含圆形孔洞的半圆形凸起处的散射

采用复变函数法研究了含有圆形孔洞的半圆形凸起地形对SH波的散射问题。第一步将所研究的域分为两个域，相应地构造出了所论问题的两组解：一组是在凸起边界上满足应力为零、而其余边界应力待定的圆环域中的级数解，另一个组为含有半圆形凹陷的半空间的解。第二步，通过上述两个域(两组解)在“公共边界”上实施“契合”，建立起求解该问题的无穷代数方程组。第三步，对有限个方程进行数值求解，给出了地表位移幅值和圆形孔洞的表面位移及周边上的动应力集中的数值结果，并讨论了波数及凸起和圆孔半径比等的影响。     

各向异性半空间中浅埋孔洞对地表 反平面运动的影响

本文采用复变函数方法研究了稳态水平剪切波(SH波)在各向异性弹性半空间中任意形状孔洞上的散射及其对地面运动的影响.在变换空间中构造出自动满足各向异性半空间水平表面上应力为零的散射波函数,并根据孔洞表面应力为零的边界条件,采用最小二乘法求解散射波函数的系数.用介质的各向异性性质来模拟地质条件,给出了SH波作用下含圆孔、椭圆孔和方孔的各向异性半空间表面位移幅值的数值结果,并分析了介质特性、孔洞的形状、埋深、入射波波数及入射角度等因素对地面运动的影响规律.数值结果表明:介质的各向异性对含有孔洞的半空间表面的地表位移具有显著的影响;沿一定角度的入射波在某一频段内所引起的地表位移幅值比各向同性介质的可能要大,且随着孔洞埋深的增加,地表位移的幅值逐渐减小.      

半空间饱和介质内圆形洞室对平面P1波的散射

考虑土颗粒和孔隙流体的压缩性以及孔隙流体与土骨架之间的粘性耦合作用,采用修正的Biot模型,假定半空间表面不透水,得到了平面P1波(快压缩波)在半空间表面的反射P1波、P2波(慢压缩波)和SV波(剪切波)的幅值.采用大圆弧假定将半空间内圆形洞室的散射问题转化为大圆弧和圆形洞室的多重散射问题,运用波函数展开法将入射波、反射波以及半空间表面和洞室的散射波的势函数展开成Fourier-Bessel函数的无穷级数形式,由Graf加法定理得到同一坐标系下的势函数的表达式,根据半空间表面和洞室完全自由的边界条件得到了待定复系数的理论解.通过数值计算,着重分析了平面P1波垂直向上入射时无量纲入射频率和洞室埋藏深度等对洞室的动应力集中因子和半空间表面的归一化水平和竖向位移的影响.     

柱面SH波在地下圆形衬砌洞室周围散射解析解

采用波函数展开法给出了半空间中柱面SH波在圆形衬砌洞室周围散射的解析解,并对解答的精度进行了分析。通过数值算例分析了入射频率、波源与洞室的距离、洞室埋深、衬砌刚度等对洞室衬砌动应力集中因子的影响。研究表明,柱面波在地下衬砌洞室周围的散射与平面波情况有着显著的差别,衬砌动应力集中因子和波源与洞室的距离密切相关;柱面波在全空间衬砌洞室周围的散射与半空间情况有着显著的差别,半空间地表对动应力集中因子有着重要影响。     

SH波入射时半圆形凸起地形附近浅埋圆形衬砌结构的动应力分析

本文给出了地下圆形衬砌结构与地面上的半圆形凸起地形对垂直于地面入射的SH波散射问题的解答。方法是将求解区域分割成两部分。其一为包含半圆形凸起地形在内的圆形区域Ⅰ，其二为带有一个半圆形凹陷和一个圆形衬砌结构的弹性半空间Ⅱ，半圆形凹陷部分为其公共边界，在区域Ⅰ和Ⅱ中分别构造其位移解，然后再通过移动坐标，使其满足“公共边界”上的条件和地下衬砌的边界条件，建立起求解该问题的无穷代数方程组。最后，本文给出了算例，并讨论了数值结果，给出了圆形衬砌结构周边上的动应力集中系数变化规律。     

Scattering of SH-wave by multiple circular cavities in half space

In this paper, an analytic method is developed to address steady SH-wave scattering and perform dynamic analysis of multiple circular cavities in half space. The scattered wave function used for scattering of SH-waves by multiple circular cavities, which automatically satisfies the stress-free condition at the horizontal surface, is constructed by applying the symmetry of the SH-wave scattering and the method of multi-polar coordinates system. Applying this scattered wave function and method of moving coordinates, the original problem can be transformed to the problem of SH-wave scattering by multiple circular cavities in the full space. Finally, the solution of the problem can be reduced to a series of algebraic equations and solved numerically by truncating the infinite algebraic equations to the finite ones. Numerical examples are provided for case with two cavities to show the effect of wave number, and the distances between the centers of the cavities and from the centers to the ground surface on the dynamic stress concentration around the cavity impacted by incident steady SH-wave.     

Dynamic stress concentration and scattering of SH-wave by interface elliptic cylindrical cavity

In this paper, the dynamic stress concentration and scattering of SH-waves by bi-naterial structures that possess an interface elliptic cavity are investigated. First, by using the complex function method, the Green‘s function is constructed. This yields the solution of the displacement field for an elastic half space with a semi-elliptic canyon impacted by an anti-plane harmonic line source loading on the horizontal surface. Then, the problem is divided into an upper and lower half space along the horizontal interface, regarded as a harmony model. In order to satisfythe integral continuity condition,the unknown anti-plane forces are applied to the interface. The integral equations with unknown forces can be established through the continuity condition, and after transformation, the algebraic equations are solved numerically. Finally, the distribution of the dynamic stress concentration factor (DSCF) around the elliptic cavity is given and the effect of different parameters on DSCF is discussed.     

用波函数展开法求解界面圆孔的SH波散射问题

研究了ＳＨ波绕界面圆孔散射的波函数展开理论。由入射,反射和透射波组成的自由波场与孔的散射场叠加成总波场。将定义于两个半平面的散射场按一定方式延拓到全平面。通过Ｈａｎｋｅｌ－Ｆｏｕｒｉｅｒ型积分来满足界面与孔缘处的边界条件,得到了确定特定系数的封闭代数方程组。给出了具体算例,计算了孔缘处的动应力系数分布。     

SH波入射时多个半圆形沉积谷地附近浅埋圆形孔洞的动力分析

本文采用辅助函数的思想,利用复变函数和多级坐标的方法给出了SH波入射条件下多个半圆形沉积谷地附近浅埋圆形孔洞动力分析问题的解答。将整个求解区域分割成两部分来处理,区域I为多个半圆形沉积谷地,区域II为浅埋圆形孔洞附近带半圆形凹陷的半无限弹性空间。在区域I和II中分别构造位移解,并在二个区域的“公共边界”上实施位移应力的连续条件,建立求解该问题的无穷代数方程组。最后,本文给出了算例和数值结果,并对其进行了讨论。