二维地基中储液多孔波阻板的隔振性能研究

题名	二维地基中储液多孔波阻板的隔振性能研究
作者	高贝贝
导师	周凤玺
答辩日期	2016
学位名称	硕士
关键词	非分裂完全匹配层时域有限元储液多孔饱和介质波阻板单相介质波阻板
摘要	目前各种人工振动对环境的影响日益显著,环境振动及其治理在土动力学和环境岩土工程领域亟需解决。而人工振动主要是由地基将振动从人工振源向周边环境传播的,地基引起的周边环境振动是人工振动污染的主要途径。波阻板(Wave Impedance Block,简写为WIB)作为屏障隔振措施,自提出之后就引起了大量学者对其进行研究并取得了显著的成果。含液饱和多孔介质是一种两相材料,它的内部具有细观孔隙结构且孔隙中充满液体,流-固两相的相互耦合作用可使饱和多孔介质结构在振动的过程中引起能量耗散,这种类似阻尼的效应可以用来进行减振隔振。而目前常用的波阻板主要有实体块和蜂窝状的两种,对含液饱和多孔介质材料作为波阻板隔振的情况少有研究。因此,研究含液饱和介质波阻板的隔振效果不仅具有重要的理论意义,同时也会为实际工程提供一定的应用价值。本文研究内容主要包括:1.非分裂完全匹配层吸收边界条件的时域有限元模拟地基是一个半无限空间结构,进行实际的模拟计算过程中,必须截取有限的区域,此时须引入一定的人工边界条件,为了最大化地提高计算结果的精确性,减少人工边界反射波,本文选择了目前吸波效果最好的完全匹配层(Perfectly Matched Layer,简写为PML)吸收边界条件。首先,基于二维均质各向同性弹性介质的二阶弹性波动方程,通过Laplace变换和复伸展坐标变换,并引入辅助变量,建立了一类非分裂格式的PML吸收边界。其次,应用Galerkin近似技巧,给出了位移形式的时域有限元模型。最后,通过数值算例验证了非分裂PML在弹性波动问题中的有效吸波性。2.单相波阻板隔振参数分析基于二维弹性波动理论,利用PML截取有限的计算区域,结合时域有限元方法计算了在二维弹性地基中设置单相波阻板的隔振性能,并对波阻板的隔振效果进行了详细的参数分析,研究了波阻板的板厚、弹性模量以及埋深等材料参数对地基不同位置的隔振影响。结果表明:当在采用波阻板隔振时,适当增加波阻板的厚度、弹性模量以及减小波阻板的埋深可提高隔振效果。3.储液多孔波阻板隔振参数分析基于Biot多孔介质波动理论,结合PML边界条件,用时域有限元方法计算了二维弹性地基中储液多孔饱和介质波阻板的的隔振性能,考虑了储液多孔波阻板的板厚、弹性模量、埋深和孔隙率等参数对隔振效果的影响。研究结果表明:储液多孔介质波阻板的隔振效果比单相介质波阻板的隔振效果好,为了使储液多孔波阻板有更好的隔振效果,可适当增加波阻板的厚度、弹性模量以及调整波阻板的埋深,同时也要注意选择孔隙率尽可能大的波阻板材料。
页数	73
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TU435
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/91660
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	高贝贝. 二维地基中储液多孔波阻板的隔振性能研究[D],2016.