IR
题名移动荷载作用下波阻板隔振性能研究
作者焦欧阳
导师周凤玺 ; 王根强
答辩日期2018
学位名称硕士
关键词波阻板 现场试验 移动荷载 非分裂完全匹配层 有限元模拟
摘要如今各种人工振动带来的环境污染问题日益显著,国际上更是把振动列为世界七大环境公害之一。在此背景情况下,对振动问题中隔振措施的研究就显得尤为重要,并且具有很强的应用价值。针对移动荷载引起的环境振动问题,本文开展了一系列的研究工作。波阻板(Wave Impedance Block,简写为WIB)作为屏障隔振措施,自提出以后就引起大量学者的研究并取得了一系列的显著成果。然而在以往的研究中,鲜有将理论分析、实测、模拟相结合的全方面的系统研究,得到的结果在一定程度上具有局限性。本文以公路交通等移动荷载作用下波阻板的实际隔振效果为研究对象,采用理论推导、现场试验和有限元模拟相结合的方法对3种不同材料的波阻板的隔振效果进行了研究,为新型隔振屏障在解决由交通荷载引起的环境振动问题的实际工程中的应用提供有价值的参考。主要研究内容有:1.移动荷载作用下波阻板隔振现场试验通过对公路沿线进行现场实测,研究了公路交通荷载作用下地基中波阻板的实际隔振效果。在卡车和压路机两种荷载作用下,分别测试了地基中不设置波阻板、设置素混凝土波阻板、泡沫夹芯波阻板和无砂混凝土波阻板时公路附近的地表振动响应。研究结果表明:公路交通荷载作用下,通过设置波阻板可以有效减小振动输出,其中泡沫夹芯波阻板的隔振效果最好,无砂混凝土波阻板次之。2.移动荷载作用下非分裂完全匹配层吸收边界条件及时域有限元模拟边界反射在波场数值模拟中是一个关键性的问题。由于地基是一个半无限的空间结构,在实际的有限元模拟计算之前,必须减弱或消除人为截断而产生的边界反射对真实波场的影响。为此,本文选择了已被证明具有更优越吸波性能的完全匹配层(Perfectly Matched Layer,简写为PML)吸收边界条件,以最大程度地减少人工边界的反射,提高模拟计算结果的精确性。首先在线弹性动力学理论基础上结合移动坐标变换,推导出了移动坐标系下均匀各向同性弹性介质中的二阶弹性波动方程;再通过Fourier变换和复伸展坐标变换,引入辅助函数,建立了一类非分裂格式的完全匹配层(Non-splitting Perfectly Matched Layer,简写为NPML)吸收边界;然后对上述的NPML吸收边界条件使用Galerkin近似方法,得到了其用位移形式表示的时域有限元计算模型;最后通过数值算例验证了弹性波动问题中该非分裂格式的PML在移动荷载作用下的有效吸波性。3.移动荷载作用下波阻板隔振体系有限元模型的建立采用有限元研究方法对现场试验进行数值模拟。首先对使用有限元法分析地基振动时的几个主要关键问题进行了简单的阐述,并据此仿真模拟;然后基于移动坐标系下二阶弹性波动方程,并在截取的计算区域周围加上PML吸收边界条件,建立了移动荷载作用下的波阻板隔振体系有限元模型,并对弹性地基中放置3种不同材料波阻板的隔振性能进行了计算;最后将同一种荷载情况下的计算模拟结果与现场试验实测值进行了对比,证明了波阻板对移动荷载引起的地基振动问题具有良好的隔振性能,并为以后移动荷载作用下泡沫夹芯波阻板和无砂混凝土波阻板的参数分析提供了有力技术支撑,切实提高波阻板在实际工程中的应用化水平。
页数71
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语种中文
收录类别CNKI
中图分类号TB535
文献类型学位论文
条目标识符https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94161
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
焦欧阳. 移动荷载作用下波阻板隔振性能研究[D],2018.
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