学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

可控震源基板振动的动力有限元分析

作　者: 胡建刚
导　师: 范留明
学　校: 西安理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 可控震源弹性半空间理论动力有限元探测深度等效速度
分类号: P631.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 20次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

可控震源是一种低频长时振动的人工震源,其振动持续时间、扫描频率范围和激发能量可根据勘探区实际情况设定,适合于厚卵石区、沙漠区、戈壁等炸药震源不易成孔的勘探区。在以往对可控震源的研究中,关注最多的是激发信号的质量,目的是怎样获取高质量的地震记录,对震源自身的探测功能关注较少,因此,利用数值模拟方法研究可控震源振动特征,成为目前亟待解决和完善的问题之一。本文采用ANSYS/LSDYNA软件,在弹性半空间理论基础上,对可控震源进行数值仿真,从边界条件、荷载作用形式及接触方式等方面入手分析,建立正演模型,进行理论位移曲线与数值位移曲线对比,验证了数值模拟的可行性和正确性。在上述基础上,建立10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m均匀土层和层状土层模型,通过不同高度模型的位移曲线,进一步研究了可控震源的探测深度问题。另外,根据地震波在弹性体中的传播规律及位移等效原则,提出非均匀地层的等效速度模型,验证了提出的构想等效速度公式在一定范围的适用性。最后,本文通过工程实例对探测深度及构想等效公式做了进一步验证,得出具体的半定量化规律。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 地球物理勘探震源概述  7-8
  1.2 可控震源应用研究现状  8-9
  1.3 动力机器基础研究现状  9-10
    1.3.1 解析法  9-10
    1.3.2 数值法  10
  1.4 可控震源的数值模拟研究  10-13
    1.4.1 研究意义与目的  10-11
    1.4.2 研究思路及技术路线  11-12
    1.4.3 研究内容  12-13
2 可控震源基本理论及其动力学模型  13-21
  2.1 可控震源的结构及工作原理  13-16
    2.1.1 可控震源的总体结构  13-16
    2.1.2 可控震源工作原理  16
  2.2 可控震源的力学系统  16-18
    2.2.1 震源输出力  17
    2.2.2 大地阻抗  17-18
  2.3 近地表横波速度计算原理  18-21
    2.3.1 圆盘基础的动力响应模型  18-19
    2.3.2 简谐振动作用下Lysmer方程的理论解  19-20
    2.3.3 基板的动力响应模型  20-21
3 可控震源基板振动的有限元模拟方法  21-35
  3.1 动力有限元法  21-23
    3.1.1 结构的动力方程  21-22
    3.1.2 动力问题的求解  22-23
  3.2 ANSYS/LSDYNA软件简介  23-28
    3.2.1 ANSYS/LSDYNA程序  23-24
    3.2.2 LS-DYNA算法  24
    3.2.3 SOLID164单元  24-25
    3.2.4 无反射边界条件  25
    3.2.5 沙漏控制  25-26
    3.2.6 接触定义  26-27
    3.2.7 显式时间积分和时步控制  27-28
  3.3 基板振动的有限元模型  28-34
    3.3.1 理论位移曲线  28-29
    3.3.2 动力有限元计算模型  29-32
    3.3.3 数值计算位移曲线  32-33
    3.3.4 动力有限元模型验证  33-34
  3.4 本章小结  34-35
4 可控震源参数Gs,Gv探测深度的有限元分析  35-55
  4.1 研究思路与方法  35
  4.2 均匀土体探测深度的有限元分析  35-40
  4.3 层状土体探测深度的有限元分析  40-48
    4.3.1 土层波速随深度递增的有限元分析  40-44
    4.3.2 土层波速随深度递减的有限元分析  44-48
  4.4 工程实例分析  48-53
    4.4.1 工程实例数据  48-50
    4.4.2 探测深度的有限元分析  50-53
  4.5 本章小结  53-55
5 非均匀地层等效速度模型的有限元分析  55-65
  5.1 等效速度模型的有限元分析  55-62
    5.1.1 等效速度的误差  55-56
    5.1.2 层状地层的等效速度模型的有限元分析  56-57
    5.1.3 地表含低速层层状地层的等效速度模型的有限元分析  57-61
    5.1.4 工程实例的等效速度模型的有限元分析  61-62
  5.2 等效速度公式及验证分析  62-64
    5.2.1 理论等效速度公式及构想等效速度公式  62
    5.2.2 效速度公式的验证分析  62-64
  5.3 本章小结  64-65
6 结论与展望  65-67
  6.1 结论  65-66
  6.2 展望  66-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
附录A  71-74
附录B  74

可控震源基板振动的动力有限元分析

内容摘要

全文目录

相似论文