楔形空间中圆弧形沉积对平面SH波的散射解析解

为揭示楔形空间中沉积谷地对地震动的显著影响,基于大圆弧假定,利用Fourier-Bessel波函数展开,采用一种新方法求解了楔形空间中圆弧形沉积对平面SH波的散射问题.首先利用2个大圆弧面模拟地表面,以方便构造地表面引起的散射波场.然后由连续性边界条件建立方程并求解得出该问题的解析解,通过同现有结果的对比,验证该方法的计算精度,进而进行详细的参数分析.计算结果表明,楔形空间中沉积附近地表位移反应特征依赖于波入射角、入射波频率、楔形夹角及沉积内外的材料特性,位移放大效应比半空间情况更为显著,因而需适当提高此类场地上建筑物的抗震设防标准.     

地下圆形衬砌洞室对SH波的散射(Ⅱ):数值结果

针对地下圆形衬砌洞室对入射平面SH波的散射问题.采用波函数展开法求解出其三维级数解,利用其级数解,定量分析了入射波长、入射角度、洞室直径、衬砌刚度等因素对洞室附近地震动的影响.结果表明:入射波的频率η对位移幅值有重要的影响,当入射频率较高时,水平和轴向地表位移幅值可以分别达到无洞室情况的7.8和1.6倍以上;入射角度和衬砌刚度对地表位移幅值也有较大影响,随着波入射角度δ2的增加,位移幅值逐渐减小,衬砌情况下半空间表面x与z方向位移幅值与无衬砌情况相比分别高出了62.38%和58.42%.     

电磁波在沙尘暴中传播的MonteCarlo模拟

采用MonteCarlo方法、考虑沙尘颗粒间的多次散射和独立散射模拟了电磁波在沙尘暴中的传播,得到了电磁波穿过沙尘暴后的衰减率,发现考虑颗粒间多次散射的衰减率与实验结果较为一致,而独立散射结果与实验结果相差较大．进而研究了不同尺度参数、电磁波频率、电磁波入射角度、介电常数等因素对电磁波在沙尘暴中传播的影响,当沙粒所占的体积分数、入射波频率、沙粒介电常数、含水量等参数增大时衰减率增大,当电磁波入射角度增大时,衰减率减小．     

不同起爆方式下对圆弧形聚焦战斗部模拟仿真

基于产生聚焦式杀伤破片的目的,利用爆轰波传播理论和数值仿真方法,分析了起爆方式对圆弧形聚焦战斗部破片飞散规律的影响. 理论计算和模拟仿真的结果表明:起爆方式对圆弧形聚焦战斗部的破片飞散规律有很大影响. 起爆方式不同引起爆轰波对壳体的入射角不同,从而影响破片的偏转角和破片飞散初速,最终影响破片的聚焦效果,其中以中心轴线起爆的破片更集中.     

频率对二维声子晶体平板负折射成像的影响

以二维钢/空气三角排列声子晶体为模型,利用多重散射方法分析声子晶体平板负折射成像过程中声波频率与等效负折射率、入射角的变化关系。研究结果表明:平板负折射成像与声波频率及波的入射角度密切相关;对不同的入射波频率,平板的等效负折射率不同,且随着频率增加,等效负折射率绝对值变小;对于确定的晶格结构,只有在确定的频率范围、确定的入射角范围内,才能发生明显的负折射现象;对于某一确定的入射波频率,平板负折射存在一个最大入射角,且随着入射声源频率的增加,这个最大入射角变小,入射波耦合进入声子晶体平板的信号减弱,进而影响像的强度和清晰度。     

矩阵理论在黏接结构界面脱黏超声检测方法中的应用

黏接结构界面脱黏的超声检测与评价是一个有难度的前沿性课题。基于传递矩阵方法并将脱黏界面层假定为流体薄层,推导了体波入射下具有流-固（气-固和液-固）耦合界面的脱黏结构中声反射与透射系数表达式。将该方法应用于两层结构并与已有结果对比验证了所推公式的正确性。研究了声波入射角度、频率的变化对具有刚性联接界面的黏接结构和具有流-固耦合界面的脱黏结构中体波传播特性的影响。结果表明,体波在多层结构中的传播模式主要依赖于入射角度、频率等参数。若声波的入射角度和频率取值适当,可以将刚性联接、气-固以及液-固耦合界面进行区分。      

岩溶隧道在SH波激励下动力响应位移解析解

基于工程波动理论,利用波函数展开法和Fourier-Bessel级数变换,推导了岩溶隧道在平面SH波激励下动力响应位移解析解的计算公式,并提出实用的简化解.通过数值模拟解验证了该动力响应位移解析解的合理性,两种解法在入射角度为0°和90°时溶洞与隧道的位移幅值峰值均相差10%左右.研究了溶洞半径、平面SH波入射角度以及溶洞与隧道间的中心距等3个影响因素对溶洞和隧道的动力响应作用,结果表明:溶洞和隧道位移幅值与溶洞半径成正比,与两者间的中心距成反比,与平面SH波入射角度成正比.     

一维光子晶体的折射特性研究

利用光子晶体的完全色散关系，研究了一维光子晶体中折射角与入射角之间的关系．结果表明，对于一雏光子晶体，在第一能带内，存在反常折射现象．当频率越接近能带边缘，且入射角越接近敏感区时，折射角对入射角和频率的变化越敏感．而且，敏感区随频率的增大有向小角度移动的趋势．     

不同深度谷地对高密度电法探测地下岩溶管道的影响试验研究

高密度电阻率法在岩溶山区找水具有较好的效果,但岩溶区找水往往位于谷地,地形条件复杂,谷地深浅不一,高密度电法受谷地地形影响较大。为了提高岩溶区高密度电阻率法找水的探测效果,掌握不同深度谷地对高密度电阻率法影响的规律,采用高密度电法微测系统,利用铜柱体模拟地下岩溶管道,研究不同深度谷地对高密度电阻率法探测岩溶管道的影响。研究结果表明:在谷地模型中,当电极距、谷地深度相同时,α2装置对确定异常体的顶部埋深优于矩形AMN装置及滚动MNB装置,而矩形AMN装置及滚动MNB装置对异常的定位及确定异常体的大小优于α2装置。电极距相同时,随谷地深度增加,反演异常体横向宽度增大,埋深减小;且越来越偏离真实异常体;随谷地深度增加,高密度电阻率法能探测的有效异常体的深度减小;在谷地较深的高密度电阻率法勘探中,为了获得较好的探测效果,应适当增大电极距的布设。     

复合材料船体板条梁结构的流固耦合振动分析

对液面上的复合材料船体板条梁结构，考虑横向剪切变形的影响以及流固耦合效应，导出结构振动时流体作用力的解析表达式；将板条梁的有水振型展开为Ｆｏｕｒｉｅｒ级数形式，用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ方法求解．讨论了不同材料时的铺层角度、铺层数目以及流场深度等因素对振动频率的影响．     

地下圆形衬砌洞室对SV及Rayleigh波的动应力集中(Ⅰ):3-D级数解

为了研究地下圆形衬砌洞室在入射平面SV波和Rayleigh波作用下的动应力集中问题,利用波函数展开法,求解出三维条件下的级数解。当衬砌与半空间介质相同时,级数解将退化为无衬砌时的结果。级数解为进一步定量分析衬砌洞室对入射平面SV波和Rayleigh波的动力集中提供了理论基础。     

地下圆形衬砌洞室对SV及Rayleigh波的动应力集中(II):数值结果

为了解决在入射平面SV波和Rayleigh波作用下地下圆形衬砌洞室的动应力集中问题,利用文献[5]的级数解,分析了衬砌刚度、入射波长、入射角度诸因素对动应力集中系数(DSCF)的影响。数值结果表明:(1)衬砌刚度对DSCF有重要影响,柔性衬砌情况DSCF最小,刚性衬砌情况的最大;环向与轴向DSCF最大可分别达到32.31与16.12;(2)入射频率和入射角度对DSCF也有很大影响。     

地下圆形衬砌洞室在平面P波和SV波入射下动应力集中问题的级数解

利用Fourier-Bessel级数展开法，研究了平面P波和SV波入射情况下，圆形衬砌洞室的动应力集中问题，并给出了其级数解．数值结果表明。衬砌刚度对动应力集中系数具有重要影响，刚性衬砌、无衬砌和柔性衬砌三种情况的动应力集中系数在空间上的分布相同，但刚性衬砌情况的动应力集中系数最大，无衬砌情况次之，柔性衬砌情况最小；随着入射频率的增大，动应力集中系数的空间变化由简单逐渐变得复杂，动应力集中系数在多数情况下逐渐减小；波入射角度对动应力集中系数也有很大影响．     

激光声表面波检测黏弹性平板裂痕有限元模拟

基于平面应变理论和频域动力学平衡方程,在频域中建立黏弹性平板表面激光激发声表面波的有限元数值模型.在分析材料的黏性特征对Rayleigh波传播特征影响的基础上,模拟了Ray-leigh波在黏弹性平板表面裂痕处发生的声波反射及模态转换的过程,进而计算了表面裂痕的位置及深度.模拟结果表明,激光Rayleigh波通过表面裂痕发生了明显的反射,并相继产生了两个反射Rayleigh波RR及RS,通过研究反射Rayleigh波RR及RS产生的物理机理,可以判定其表面裂痕的位置及深度,从而为定量检测黏弹性材料表面的缺陷提供理论依据.     

平面SH波入射下深埋圆形组合衬砌洞室的动力反应分析

利用波函数展开法,研究平面SH波入射下,深埋圆形组合衬砌洞室的动力反应问题.利用得到的级数解和数学应用软件MathCAD编写计算机程序,讨论了入射波频率、组合衬砌结构的厚度比、弹性模量、泊松比、密度等因素对围岩和衬砌结构动应力集中系数的影响.结果表明组合衬砌确实能有效地发挥围岩的自承能力,降低衬砌结构的动应力集中,且在低频入射时效果显著.     

流体饱和度对Rayleigh波传播影响研究

基于三相孔隙弹性介质理论,本文推导出两种不相混的、黏性的、可压缩的流体饱和孔隙介质Rayleigh波控制方程解析解.该Rayleigh波沿着孔隙介质自由的、可渗透的表面传播.Rayleigh波频散方程解析表达式为三次多项式方程.求解频散方程的结果表明,该种介质存在三种类型的Rayleigh波（分别标记为R1,R2和R3）.在一定的频率范围内（1Hz-1 MHz）,本文数值研究了含水饱和度对三种Rayleigh波传播特性的影响.数值结果显示,孔隙介质的含水饱和程度对三种面波的传播速度和衰减有明显影响.三种面波在传播方向（x方向）和垂直于传播方向（z方向）上均存在振幅衰减.R1波传播速度最快,R3波居中,R2波最慢.R1波传播中衰减最小,R2和R3波次之,且R2和R3波随含水饱和度和频率的变化趋势基本相同.     

不规则地形波散射的混合方法研究

采用了一种波函数级数与有限元相结合的混合方法，研究在半空间或全空间中任意开挖地形或局部不均匀介质在入射地震波作用下的动力反应。用简便的有限元方法模拟包含不均匀介质的近场，均匀无限远场用一系列波函数级数来表示。对于半空间问题，在延伸至无限远表面上强令一些点满足应力自由条件。计算结果与所获得的解析值比较吻合。     

各向异性固体层的声反射和透射谱

考虑到由流体斜入射到各向异性固体时超声波模式转换的一般情况 ,研究了浸没于流体中一般各向异性固体层状材料的声反射和透射问题 ,给出了问题的求解方法 ,得到各向异性固体层的声反射和透射系数是介质参数 ,固体层取向和厚度 ,入射角及入射波频率的函数 ,给出了从流体斜入射到正交复合材料板上的声反射和透射谱的数值解例     

基于超材料的太赫兹角度滤波器研究

提出了一种基于超材料的太赫兹低通角度滤波器,该角度滤波器是一种仅允许法向入射太赫兹波透过而将其他方向传播太赫兹波滤除的器件,其结构为螺旋的左右对称开口的金属双环.仿真结果表明,在0.94 THz频率处,该器件的透射效果随着入射角的增大明显降低,且对法向入射的透射率达到94.4％,3 dB角域带宽达到25.0°.所提出的太赫兹角度滤波器在角度波谱分析、雷达数据处理、隐私保护、高信噪比检测器等领域具有重要的应用前景.