周期分布屏障对平面波的隔离效应

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各种波源对于人类的生产和生活有着巨大的影响,如何减轻或消除波源带来的影响是研究者们一直关注的问题。研究发现,周期分布屏障具有很好的隔离效应。所以本文将以周期分布屏障中的周期分布排桩和排孔作为研究对象,对周期分布排桩和排孔的隔离效应进行研究。但关于周期分布排桩和排孔隔离效应的研究多以有限多个排桩和排孔为计算模型,而实际工程中排桩和排孔的数量为几十个,甚至上百个。如果将模型中排桩和排孔的数量增加到几十个,则会大大增加计算量和储存空间,有时甚至无法计算。所以本文提出运用周期间接边界元法(PIBEM),以无限多个周期分布排桩和排孔为计算模型,来研究大量周期分布排桩和排孔的隔离效应。此方法仅需离散一个桩体和孔体,所以大大降低了计算量和储存空间。同时,此方法还具有较高的计算精度。另外,为了进一步丰富周期屏障的种类,本文还采用周期间接边界元法研究了无限多个周期分布凹陷地形对于弹性波的散射及隔离效应。本文主要工作如下:1、建立了一种基于二维均布线载动力格林函数的周期间接边界元方法(PIBEM),进而求解了任意多个周期排孔和排桩对弹性波的隔离效应问题。然后通过与已有结果进行比对,验证了本文方法的正确性。最后通过数值分析,研究了排孔和排桩的间距及排桩刚度等因素对于周期分布排孔和排桩隔离效应的影响。同时研究了周期分布排孔和排桩的衰减频率范围。数值结果表明,对于排桩,随着周期分布排桩间距的不断减小,以及桩体刚度的不断增大,周期分布排桩隔离效应不断增强;对于排孔,间距较小时隔离效果较好。2、建立了基于三维集中荷载动力格林函数的周期间接边界元方法(PIBEM),进而求解了任意多个周期凹陷地形对弹性波的隔离效应问题。然后通过与已有结果进行比对,验证了本文方法的正确性。最后通过数值分析,研究了周期分布凹陷间距、凹陷深度以及入射波频率等因素对于周期分布凹陷地形隔离效应的影响。数值结果表明,P波入射时周期凹陷地形隔离效果可达到70%以上,SV波入射时隔离效果可达到80%以上;随着凹陷深度、间距以及入射波频率的不断减小,周期凹陷地形的隔离效应不断增强。
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