固体连续介质中地震波微分方程式及其有限单元法数值解

根据波传播问题的变分原理导出了固体的速度连续变化介质中地震波微分方程式,这是一个非线性的二阶微分方程组。在一般情况下,不能将此方程组分解为纵波波动方程和横波波动方程,该方程组也没有准确的解析解。本文讨论了方程的几种简化情况。当介质中速度垂直梯度很小,且波的传播方向接近于垂直方向时,介质中的弹性波可以分为纵波与横波,并能满足常用的变系数波动方程。介绍了连续介质中地震波微分方程组的有限单元法数值解。对泊松体和速度随深度变化的垂直不均匀介质设计了具体计算模型,分析了数值计算结果。初步试算结果表明,所述理论和方法是正确的。     

任意裂隙方位双相HTI介质的地震波方程及正演模拟

基于BISQ方程的高频极限,导出了适用于任意方位角的双相HTI介质波动方程,推导了该方程在交错网格空间中求解的高阶有限差分格式和对应的完全匹配层(PML)吸收边界条件,实现了该类介质的地震波场正演模拟。模拟结果表明,该方法能准确模拟地震波在双相HTI介质中的传播过程,得到高精度的波场快照和合成记录。分析得出:在双相各向异性介质中,弹性波的传播仍表现出各向异性特征;孔隙度、粘滞系数和固液耦合密度主要影响慢纵波的振幅和形态。     

带状渐变非均匀介质中波的传播

对弹性波在带状渐变非均匀介质中的传播进行了研究，建立了非均匀介质中波动方程的一般形式；利用走时变换，考虑边界条件、辐射条件和非均匀带两端的连续条件对变系数偏微分方程式进行求解。对3种不同的具有二次变化的带状非均匀介质中波的传播得出了解析解，并进行了实例计算。在非均匀介质区域中的弹性模量不同变化情况下，得到了不同区域长度与接收波波幅之间的变化规律曲线，讨论了弹性波在非均匀介质中传播的一般性质，这些均为无损检测或波动反分析提供依据。     

含裂隙介质中横波分裂现象的数值模拟

波动方程高阶差分法具有精度高、数值频散小的优点,使用这种高阶差分解法,对裂隙介质中的弹性波的传播进行了模拟,对其中的横波分裂现象进行了分析研究,结果发现,在裂隙介质中,横波分裂后快横波与慢横波的能量分布与裂隙和测线的夹角有关;慢横波的能量衰减快;快、慢横波遇到反射界面时会产生各自的反射波、透射波和转换波、使记录复杂化,模拟结果对裂隙发育地区的地震资料的采集,处理和解释具有指导意义。     

一类耗散—频散非线性波动方程的周期波解

描述细观结构固体介质中非线性波传播的控制方程是一类耗散—频散非线性波动方程．文章利用修正的映射方法求出了此方程的一系列新的周期波解．     

波速线性变化介质中地震波传播特征

根据变速介质中地震波传播所满足的变系数波动方程，推导出波速线变化介质中一维波动方程的解析解，讨论了波速不均匀性对地震波传播的影响：地震波振幅衰减大小与介质速度梯度有关；频率转折点两侧地震波传播性质；频率与地震波波速关系。     

波在局部损伤混凝土介质中的传播

对弹性波在损伤介质中的传播理论进行研究 .利用弹性动力学基本原理和损伤力学模型建立了损伤介质中的波动方程 .求得了波动方程的基本解 ,并进行了实例计算分析 .由于损伤的存在 ,结构的波动响应在波形、波幅、传播时间等各方面都产生了明显的变化 .为进一步的波动反分析和无损检测的研究提供依据     

双相组分孔隙介质波场数值模拟

孔隙介质理论的研究以往常用试验分析方法,本文详细介绍了双相组分孔隙介质理论,基于宏观上等效的一系列体积分数加权平均组分分量方程,得到双相组分孔隙介质整体弹性矩阵与所有组分弹性矩阵之间的体积分数及耦合系数加权关系,得出各弹性参数的表达式;结合弹性波动力学中的Cauchy、Navier和本构三个方程,得到弹性波在等效后的组分孔隙介质中传播满足的波动方程,应用交错网格有限差分法求解该波动方程;采用不同孔隙度双相组分孔隙介质模型波场数值模拟,精确得到了混合波场;总结了双相组分型弹性孔隙流体介质中地震波传播的特点和规律。     

矿岩散体振波的传播与能耗的研究

本文运用波动理论所确定的弹性及粘弹性介质的波动方程,分析推导了P波和S波的传播速度与衰减系数公式,探讨了矿岩散体中波的传播规律及波动机械能的表达式,并对振能在矿岩散体中衰减的原因进行了较全面的剖析。理论分析与有关试验结果得到了相互印证。     

油藏渗流过程中孔隙弹性模型的分析与修正

将油藏宏观渗流场与弹性波场耦合,改进孔隙弹性模型控制方程,揭示低频波动采油技术的动力学作用原理。基于低频波动采油试验机制、Biot理论模型,通过区分低渗开发储层波动采油应用时的流体渗流状态、弹性波传播方向与经典孔隙介质弹性波传播理论模型的差异,并考虑持续变化的压力对耦合物性参数的影响,建立饱和单相渗流流体孔隙介质弹性波传播理论模型,对孔隙介质弹性波传播理论模型的流体耦合运动方程、状态方程(包括骨架孔隙度和流体黏度变化)、边界初始条件进行修正,给出修正模型的计算流程,并利用算例分析验证修正模型的适用性。结果表明,低渗储层低频波作用关于孔渗的敏感性变化规律与常规试验认识一致,低频波动采油效果在低孔、低渗储层中具有较好的适用性,增渗、增压效果明显,说明修正模型揭示低频波动采油机制具有有效性。     

无限长输液管弯曲波的传播特性

从结构振动波的角度探讨了无限长输液管中结构振动特性，结果表明，在无阻尼条件下，弯曲波可分成两组，一组为沿正、反方向的传播波，另一组为沿正、反方向的衰减波．在有阻尼条件下，弯曲传播波变为沿正、反方向的远场波，同时衰减波成为正、反方向的近场波．研究了它们随阻尼、流速和频率参数的变化规律     

Effects of soil amplification ratio and multiple wave interference for ground motion due to earthquake

Study on seismic disaster is quite important for pro-tecting the lives and properties of the people[1]. Manyprevention disaster projects in civil constructions, etc.require quite accurate and reliable ground motion parame-ters. It has great social and economic effects to analyze thedamage mechanisms and destructive processing of build-ings by means of investigations of quantitative groundmotions. Numerical simulations of seismic ground motionhave been increasingly developed with the populariza…     

Behavior of gravity waves with limited amplitude in the vicinity of critical layer

By using the FICE scheme, a numerical simulation of three-dimensional nonlinear propagation of gravity wave packet in a wind-stratified atmosphere is presented. The whole nonlinear propagation process of the gravity wave packet is shown; the propagation behavior of gravity waves in the vicinity of critical layer is analyzed. The results show that gravity waves encounter the critical layer when propagating in the fair winds whose velocities increase with height, and the height of critical layer propagating nonlinearly is lower than that expected by the linear gravity waves theory; the amplitudes of gravity waves increase with height as a whole before gravity waves encounter the critical layer, but the increasing extent is smaller than the result given by the linear theory of gravity waves, while the amplitudes of gravity waves reduce when gravity waves meet the critical layer; the energy of wave decreases with height, especially at the critical layer; the vertical wavelength reduces with the height increasing, but it does not become zero.     

应力波在落叶松活立木中的传播规律

【目的】探究应力波在落叶松活立木中的传播形式和传播规律,为人工林材质预测评估提供理论基础。【方法】依据固体介质中的应力波传播理论和弹性力学理论,基于活立木的正交各向异性假定,利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对应力波在活立木中传播的波阵面进行了模拟计算,并通过试验验证数值模拟方法的合理性。【结果】应力波传播波阵面在开始阶段为倾斜曲线(二维)或倾斜曲面(三维),且曲线和曲面都弯向脉冲力输入点,随着距离的增大,波阵面倾斜度逐渐减小,直至最后与活立木的长度方向近似垂直,即应力波在活立木中由三维膨胀波传播形式逐渐转向准平面波传播形式; 波阵面倾斜度的减小速度随着活立木直径的减小而加快; 传播距离对波速没有影响,波速总体上随着直径的增大而增加。最后,通过试验验证,证明了这种数值模拟研究应力波在活立木中传播规律的方法是可行的。【结论】通过数值模拟手段研究应力波在活立木中的传播规律以及直径和传播距离对波速的影响是合理可行的,直径和传播距离都会对应力波在活立木中的传播形式及规律造成影响,但二者对波速的影响不同。     

消除近地表地震散射噪音的方法

假设近地表垂直点力产生的地震波场由入射波场和散射波场组成。散射波场由深层散射和浅层散射两个部分组成 ,若只考虑消除近地表区域的面波散射对地震资料的影响 ,则通过地震散射模型来估算近地表散射波分布。由波动理论建立近地表传播和散射模型 ,并在平行地表的一个网格面的各个节点上设置波阻抗差函数来近似地表的非均匀性。散射波场是入射波场与波阻抗差函数的函数。在这样的模式下 ,由炮集记录提取入射波场 ,进而通过最小二乘法 ,求解波阻抗差函数 ,最终得到散射波场的估计。从炮集记录中减去散射波场 ,实现地震散射噪音的衰减     

多层住宅新型复合结构空间弹塑性时程分析

针对用于代替黏土砖住宅结构的新型“人”字支撑复合结构进行了空间弹塑性时程分析,研究了新型复合结构用于多层住宅的抗震性能。选择了三种地震波,计算了采用新型复合结构的某6层住宅在三种地震波作用下的一系列响应,得出该实例住宅的薄弱层均为第三层;在三种多遇地震波作用下,柱子和支撑轴压比均满足框架结构柱轴压比限值,梁、柱及支撑结构在最不利内力组合下的配筋在合理范围内;在三种罕遇地震波作用下,最大层间位移角均满足钢筋混凝土框架一剪力墙结构限值。结果表明新型复合结构用于多层住宅具有良好的空间抗震性能。     

An effective absorbing boundary algorithm for acoustical wave propagator

In this paper,Berenger's perfectly matched layer(PML)absorbing boundary condition for electromagnetic waves is introduced as the truncation area of the computational domain to absorb one-dimensional acoustic wave for the scheme of acoustical wave propagator(AWP).To guarantee the efficiency of the AWP algorithm,a regulated propagator matrix is derived in the PML medium.Numerical simulations of a Gaussian wave packet propagating in one-dimensional duct are carried out to illustrate the efficiency of the combination of PML and AWP.Compared with the traditional smoothing truncation windows technique of AWP,this scheme shows high computational accuracy in absorbing acoustic wave when the acoustical wave arrives at the computational edges.Optimal coefficients of the PML configurations are also discussed.     

飞秒激光脉冲经小孔衍射后的近场光强节点

应用数值求解格林函数的方法，计算模拟了飞秒脉冲通过亚波长小孔的衍射光场. 首先将具有高斯时间轮廓的飞秒脉冲展开成一系列简谐光波的叠加，对每一个频率的简谐光波进行数值计算，得到该频率的衍射光场的空间分布, 然后对所有频率的衍射光场进行反傅里叶变换得到光场随时间的变化.分析发现,飞秒脉冲通过小孔后沿界面向小孔两边传播，并且在该传播过程中, 衍射光场会在介质的分界面上和在接近界面的区域中形成光强的节点.     

多层介质中瑞雷波传播的数学模型

地面军事目标如坦克、装甲车辆行进时会产生地震波：在地层中传播的体波和在地表面传播的瑞雷波。当探测点距目标较远时,传感器检测到的目的运动产生的地震信号成份主要为瑞雷波。利用地震波对地面军事目标探测,主要是对瑞雷波探测和识别。该文根据地质模型假设,推导出多层介质条件下由点震源的作用在介质中引起的瑞雷波的传播模型,并用此模型对不同目标运动时所产生的瑞雷波信号加以预测。     

左-右手系材料界面上的表面波

利用严格的电磁理论证明2种偏振入射都能在各向同性的负折射材料与正折射材料界面上激发表面波,并推导出了相应表面波的传播波矢和激发条件.针对电磁波在非线性左手系材料中的传播性质,研究左、右手系材料界面上非线性TE表面波的传播行为,分析表明:2种界面上的非线性TE表面波均存在频率通带和禁带.