学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于三维有限单元法的半无限土体动力分析

作　者: 方震
导　师: 张楠
学　校: 北京交通大学
专　业: 桥梁工程
关键词: 八结点非协调单元 振动波 隔振沟 半无限土体
分类号: TU435
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 69次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着国家现代化发展和基础设施建设的大力投入,铁路、公路和城市轨道交通得到了前所未有的发展。交通系统的不断发展和完善,导致交通密度不断增加,交通工具的速度日益提高,使得振动和噪声的影响日益显著,对于这方面的研究工作也就变得日趋复杂。交通系统产生的振动问题,包括振动产生的原因、传播路径与控制、振动规律及危害等方面的研究。振动波在土体中的传播问题是其中的重要组成部分。本文在前人研究的基础上,以自由场地半无限土体为研究对象,通过分析冲击荷载下土体的动力响应,研究振动波在土体中的传播规律以及隔振沟的减隔振效果,为交通引起的环境振动评价和控制提供可行性参考。本文采用三维有限单元法模拟振动波在半无限土体中的传播问题。为了更切实际地模拟半无限土体,模型采用了有阻尼结构,并设置了人工阻尼边界。为提高计算精度和效率,将采用八结点六面体非协调单元,推导其刚度矩阵,并代入自编FORTRAN有限元动力程序,计算冲击荷载作用下半无限土体的动力响应。将计算结果与ANSYS软件进行对比,验证这一方法的可行性。另外,研究了隔振沟对振动波的影响。通过改变沟的宽度、深度以及荷载到沟的距离,分析不同情况下隔振沟的阻隔效果。通过比较加速度时程曲线和极值变化趋势图,从中得出波的传播规律也符合国内外文献中的一些研究成果。另外,隔振沟的阻隔效果也比较明显,沟的深度对阻隔效果影响较大。本文用三维非协调单元和人工阻尼边界研究土体动力问题,这一方法收到了较好的效果,同时也为环境振动的进一步研究提供参考。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 绪论  10-20
  1.1 选题背景和意义  10-13
  1.2 国内外研究现状  13-19
    1.2.1 波的传播规律研究现状  13-15
    1.2.2 土体模型的研究现状  15-18
    1.2.3 当今研究存在的问题  18-19
  1.3 本文的研究思路和内容  19-20
2 有限单元法的理论基础  20-44
  2.1 引言  20
  2.2 八结点六面体单元刚度矩阵的推导过程  20-26
    2.2.1 八结点六面体单元位移-应变的关系  20-21
    2.2.2 八结点六面体单元应力-应变关系  21-22
    2.2.3 结点位移和单元位移的关系-单元的形函数  22-23
    2.2.4 单元平衡方程的建立  23-24
    2.2.5 八结点六面体单元刚度矩阵的表示  24-25
    2.2.6 利用数学软件MATLAB推导单元刚度矩阵  25-26
  2.3 八结点六面体单元的改进-非协调单元  26-32
    2.3.1 八结点六面体非协调单元的刚度矩阵分析  26-28
    2.3.2 八结点六面体非协调单元刚度矩阵表示  28-30
    2.3.3 利用数学软件MATLAB计算八结点非协调元的刚度矩阵  30-32
  2.4 高次单元-二十结点六面体单元及其改进  32-33
  2.5 静力问题有限元分析  33-37
  2.6 动力问题有限元分析  37-42
    2.6.1 动力问题有限元基本方程  37
    2.6.2 质量矩阵的计算方法  37
    2.6.3 阻尼矩阵的计算方法  37-38
    2.6.4 动力方程的解答  38-40
    2.6.5 算例  40-42
  2.7 本章结论  42-44
3 振动在半无限土体中的传播问题研究  44-69
  3.1 振动波在半无限域中的传播理论  44-52
    3.1.1 波动方程  44-45
    3.1.2 弹性波的类型和特点  45-48
    3.1.3 弹性波的传播及衰减规律  48-52
  3.2 半无限土体的数值模拟  52-67
    3.2.1 土体数值模型的建立  52-53
    3.2.2 阻尼的确定  53-54
    3.2.3 计算时间步长的选取  54
    3.2.4 边界条件的确定  54-56
    3.2.5 土体动态响应分析  56-67
  3.3 本章结论  67-69
4 带有隔振沟的半无限土体研究  69-78
  4.1 振动控制标准和常见的减隔振方法  69-70
  4.2 带有隔振沟的半无限土体数值模拟  70-77
  4.3 本章小结  77-78
5 结论与展望  78-80
  5.1 结论  78-79
  5.2 展望  79-80
参考文献  80-84
作者简历  84-88
学位论文数据集  88

相似论文

  1. 舰船阻振质量块阻隔振动波传递特性研究,U661.44
  2. 重力墙与隔振沟工程减振作用研究,TU435
  3. 基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究,U491
  4. 地铁振动对成都博物馆的影响研究,U231
  5. 强夯法加固地基的振动影响研究,TU472.31
  6. 半无限土体的数值模拟及动力分析研究,U212.22
  7. 建筑施工对周围环境的影响研究,X820.3
  8. 典型工程及地质条件下地屏障的隔振机理理论分析及数学模型,TB535.1
  9. 列车引起建筑物振动分析及其控制,TU311.3
  10. 屏障隔振的设计与隔振效果分析,O328
  11. 地铁轨道振动控制的波动干涉方法研究,U231.2
  12. 振动压实对环境的影响,U415
  13. 轴向运动梁的横向振动,O327
  14. 高能级强夯加固机理及环境影响数值分析,TU472.31
  15. 车辆—轨道—桥梁系统的空间耦合振动及其环境振动,U441.3
  16. 地形地貌对爆破振动波影响的实验和理论研究,TB41
  17. 三自由度体系高速列车荷载作用下地基动力响应分析,TU435
  18. 西昌昔格达组的动力特性研究,TU435
  19. 移动荷载作用下土体的动力响应研究,TU435
  20. 场地中软夹层对地震动的影响,TU435
  21. 水库进水塔—地基整体结构三维有限元静动力稳定分析,TU435

中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 土力学、地基基础工程 > 土力学 > 土动力学与振动地基
© 2012 www.xueweilunwen.com