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基于Timoshenko梁理论的深水油气井套管柱地震响应分析

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振动与冲击 2013年第7期32卷 159-164页

作者：黄锦雄朱幸科韩卫东中交四航工程研究院有限公司广州510230 浙江大学岩土工程研究所杭州310058

鉴于海洋表层软土对深水油气井套管柱井身结构稳定性的重要影响,尤其地震发生时,在软硬土层交界面处管柱截面会产生较大弯矩与剪力,据桩基动力响应理论,引入回传射线矩阵法,建立适于深水油气井套管柱的地震响应分析模型。将组合套管柱... 详细信息

鉴于海洋表层软土对深水油气井套管柱井身结构稳定性的重要影响,尤其地震发生时,在软硬土层交界面处管柱截面会产生较大弯矩与剪力,据桩基动力响应理论,引入回传射线矩阵法,建立适于深水油气井套管柱的地震响应分析模型。将组合套管柱等效为变截面Timoshenko梁,分别从表层软土剪切波速及厚度分析,探讨套管柱在软硬土层交界面处弯矩与剪力幅值的变化规律,为海洋工程中套管柱的施工、设计及安全性评估提供一定参考及指导。

关键词：油气井套管柱表层软土回传射线矩阵法地震响应

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梯度饱和土瞬态响应分析

力学学报 2012年第5期44卷 943-947页

作者：周凤玺赖远明兰州理工大学土木工程学院兰州730050 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所兰州730000

基于Biot多孔介质理论,建立了饱和土体在动载荷作用下的一维回传射线矩阵法的计算列式,其中考虑了土体的非均匀性、惯性、黏滞以及固体颗粒和流体的可压缩性.利用计算结果与已有结果相比较,二者相吻合,验证了算法的正确性.作为数值算例... 详细信息

基于Biot多孔介质理论,建立了饱和土体在动载荷作用下的一维回传射线矩阵法的计算列式,其中考虑了土体的非均匀性、惯性、黏滞以及固体颗粒和流体的可压缩性.利用计算结果与已有结果相比较,二者相吻合,验证了算法的正确性.作为数值算例,考虑饱和土的物理力学性质沿深度方向按幂函数连续变化,利用数值Laplace逆变换求解了在冲击性载荷作用下的位移,应力和孔隙压力等物理量的瞬态响应,重点分析讨论了材料非均匀性对饱和土介质动力特性的影响.

关键词：饱和多孔介质非均匀性回传射线矩阵法瞬态响应

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与黏弹性地基相互作用的单桩的自振特性分析

噪声与振动控制 2019年第5期39卷 28-34页

作者：柳伟张斌伟柳德龙兰州新区城市发展投资集团有限公司兰州730087 陇东学院土木工程学院甘肃庆阳745000 甘肃省高校“黄土工程性质及工程应用”省级重点实验室甘肃庆阳745000 中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司乌鲁木齐830011

将回传射线矩阵法推广至桩土系统的振动分析中,利用MATLAB语言编程,借助求根法对二维复数超越方程进行迭代求解,通过数值算例,对比分析黏弹性地基中桩的外露长度、埋置深度、桩端约束情况对自振频率、衰减系数和模态的影响。结果表明... 详细信息

将回传射线矩阵法推广至桩土系统的振动分析中,利用MATLAB语言编程,借助求根法对二维复数超越方程进行迭代求解,通过数值算例,对比分析黏弹性地基中桩的外露长度、埋置深度、桩端约束情况对自振频率、衰减系数和模态的影响。结果表明:随着外露长度越长,埋置结构的各阶自振频率和衰减系数越小;随着埋置深度越深,埋置结构的各阶自振频率越小,衰减系数越大;埋置部分的横向位移明显小于外露部分的横向位移;桩顶固定边界下单桩的各阶自振频率最大,桩顶自由边界下单桩的各阶衰减系数最小;桩顶自由工况下单桩各阶振型峰值相对其在桩顶铰接和桩顶固定工况下的振型峰值较小。

关键词：振动与波黏弹性桩基回传射线矩阵法求根法衰减系数

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均质土中半埋入变截面桩的瞬态波动响应

计算力学学报 2010年第6期27卷 1061-1066页

作者：余云燕余莉芬甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室兰州730070 兰州交通大学土木工程学院兰州730070 西安铁路局西安710054

基于回传射线矩阵法,求得单位脉冲作用下均质土中半埋入变截面桩的桩顶速度导纳,然后利用Fourier逆变换和卷积定理得到瞬态半正弦激振力作用下的桩顶时域速度响应。比较半埋入缩颈桩、半埋入扩颈桩与半埋入完整桩的速度导纳和反射波,分... 详细信息

基于回传射线矩阵法,求得单位脉冲作用下均质土中半埋入变截面桩的桩顶速度导纳,然后利用Fourier逆变换和卷积定理得到瞬态半正弦激振力作用下的桩顶时域速度响应。比较半埋入缩颈桩、半埋入扩颈桩与半埋入完整桩的速度导纳和反射波,分析缺陷类型和长度、缺陷埋深和程度对速度导纳和反射波的影响,并进行缩颈-扩颈桩与扩颈-缩颈桩的桩顶速度导纳和反射波曲线的对比。结果表明,桩侧介质变化对桩顶速度导纳和反射波的影响小于桩身缺陷。

关键词：回传射线矩阵法半埋入变截面桩瞬态波动速度导纳均质土

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均质土中部分埋入变模量桩的波动响应研究

振动工程学报 2010年第2期23卷 200-205页

作者：余云燕余莉芬兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 西安铁路局陕西西安710054

基于回传射线矩阵法,求得单位脉冲作用下均质土中部分埋入任意段变模量桩的桩顶速度导纳,利用Fourier逆变换和卷积定理得到瞬态半正弦激振力作用下的桩顶时域速度响应。比较部分埋入变模量桩与部分埋入完整桩的桩顶速度导纳和反射波,分... 详细信息

基于回传射线矩阵法,求得单位脉冲作用下均质土中部分埋入任意段变模量桩的桩顶速度导纳,利用Fourier逆变换和卷积定理得到瞬态半正弦激振力作用下的桩顶时域速度响应。比较部分埋入变模量桩与部分埋入完整桩的桩顶速度导纳和反射波,分析缺陷长度和埋深、缺陷程度和脉冲持续时间对部分埋入变模量桩桩顶速度导纳和反射波的影响。结果表明:部分埋入变模量桩的反射波有延迟现象,缺陷长度和程度影响速度导纳曲线中波峰波谷对应的频率值,缺陷埋深对其没有影响。

关键词：部分埋入变模量桩均质土回传射线矩阵法瞬态波动速度导纳

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双索单梁组合结构非线性动力特性

浙江大学学报（工学版） 2010年第12期44卷 2326-2331,2341页

作者：诸骏叶贵如项贻强陈伟球浙江大学土木工程学系浙江杭州310058 浙江大学工程力学系浙江杭州310027

为了研究双索单梁组合体系的非线性动力响应,基于该组合体系的连续模型,建立索-梁组合结构的运动方程,在对方程进行约化处理后,结合回传射线矩阵法求解了结构平面内线性特征模态,研究组合体系中索和梁之间的相互作用,并以此为基础采用... 详细信息

为了研究双索单梁组合体系的非线性动力响应,基于该组合体系的连续模型,建立索-梁组合结构的运动方程,在对方程进行约化处理后,结合回传射线矩阵法求解了结构平面内线性特征模态,研究组合体系中索和梁之间的相互作用,并以此为基础采用一阶模态截断的方式构造了单自由度非线性方程,用于研究结构非线性动力响应.通过变量转换,应用同伦分析法给出了结构受外部简谐荷载作用下稳态周期解的级数解形式,求解结构在一阶共振频率附近的非线性频率振幅曲线,并通过数值算例讨论了各种参数对非线性动力特性的影响.结果显示:同伦分析法与其他方法相比,在计算强非线性问题时具有较大的优势.

关键词：双索单梁组合结构回传射线矩阵法特征模态同伦分析法非线性动力特性

桩顶固定且部分桩体埋入黏弹性地基中时桩的自振特性分析

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噪声与振动控制 2018年第2期38卷 127-132页

作者：柳伟余云燕兰州交通大学土木工程学院兰州730070 兰州交通大学甘肃省轨道交通力学应用工程实验室兰州730070

将回传射线矩阵法推广至桩土系统的振动分析中,采用基于Timoshenko梁理论的Winkler地基模型,运用回传射线矩阵法及求根法求解桩顶固定且部分桩体埋入弹性地基中时桩的自振特性,并与基于有限元分析软件SAP2000的计算结果比较,验证利用回... 详细信息

将回传射线矩阵法推广至桩土系统的振动分析中,采用基于Timoshenko梁理论的Winkler地基模型,运用回传射线矩阵法及求根法求解桩顶固定且部分桩体埋入弹性地基中时桩的自振特性,并与基于有限元分析软件SAP2000的计算结果比较,验证利用回传射线矩阵法求解埋置结构自振特性的有效性和计算精度。同时,分析桩顶固定且部分桩体埋入黏弹性地基中时土体弹簧系数及土体阻尼系数对桩基自振频率和振型的影响。结果表明:随着土体弹簧系数的增大,埋置结构的各阶自振频率增大,土体弹簧系数对衰减系数没有影响,对埋置结构振型的影响较小;随着土体阻尼系数的减小,埋置结构的各阶自振频率增大,衰减系数相应减小,土体阻尼系数对埋置结构的低阶振型影响尤为明显,对高阶振型的影响较小。

关键词：振动与波回传射线矩阵法黏弹性桩基自振频率衰减系数

均质土中部分埋入粘弹性变截面桩的瞬态波动响应

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硅酸盐通报 2015年第1期34卷 60-66页

作者：彭小录余云燕兰州交通大学土木工程学院兰州730070

基于回传射线矩阵法,求得单位脉冲作用下均质土中部分埋入任意段粘弹性变截面桩的桩顶速度波和速度导纳,利用Fourier逆变换和卷积定理求得瞬态半正弦脉冲作用下的桩顶时域速度响应,比较部分埋入粘弹性变截面桩和部分埋入线弹性变截面桩... 详细信息

基于回传射线矩阵法,求得单位脉冲作用下均质土中部分埋入任意段粘弹性变截面桩的桩顶速度波和速度导纳,利用Fourier逆变换和卷积定理求得瞬态半正弦脉冲作用下的桩顶时域速度响应,比较部分埋入粘弹性变截面桩和部分埋入线弹性变截面桩的桩顶速度导纳和反射波,部分埋入粘弹性完整桩与部分埋入粘弹性变截面桩的桩顶速度导纳和反射波,分析桩材阻尼对部分埋入粘弹性变截面桩桩顶速度导纳和反射波的影响.结果表明:桩材阻尼对桩的速度导纳和反射波的影响显著,在实际工程中应该考虑其对检测结果的影响。

关键词：回传射线矩阵法粘弹性均质土瞬态波动速度导纳

自解调光纤光栅于声子晶体梁弯/扭带隙特性研究

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自解调光纤光栅于声子晶体梁弯/扭带隙特性研究

作者：袁志文浙江大学

学位级别：硕士

声子晶体是一种具有弹性波带隙的周期性功能材料或结构。在带隙频率范围内的弹性波传播会受到抑制或者不能传播,该特性使得声子晶体在减振降噪及振动控制等领域有着重要的作用。梁是工程中最常用的结构,梁类结构一直是减振和振动控制领... 详细信息

声子晶体是一种具有弹性波带隙的周期性功能材料或结构。在带隙频率范围内的弹性波传播会受到抑制或者不能传播,该特性使得声子晶体在减振降噪及振动控制等领域有着重要的作用。梁是工程中最常用的结构,梁类结构一直是减振和振动控制领域的重要研究对象。本文围绕声子晶体梁的弯/扭带隙特性问题,建立相关的理论和新的实验测量手段,运用理论、仿真、实验相结合的研究方法,对声子晶体梁弯曲波和扭转波带隙的稳态传输特性及瞬态响应进行了深入的研究。主要研究内容如下:（1）基于Timoshenko梁单元中的弯曲振动和修正截面经典杆单元的扭转振动控制方程,介绍了一维声子晶体梁的回传射线矩阵法（MRRM）理论,包括周期结构MRRM列式中的相位矩阵、散射矩阵和回传射线矩阵,可用于求解无限周期梁的能带结构、有限周期梁的稳态传输特性及短时瞬态响应。（2）基于布拉格光纤光栅位移（FBG）传感系统,结合光纤光栅耦合模理论设计了一种自解调光纤光栅（SFBG）位移传感器,经过静态拉伸和动态传感实验验证了其良好的线性度和优良的动态传感能力。建立了声子晶体实验研究的SFBG位移传感系统,为声子晶体实验研究提供了一套高精度、简单实用的实验手段。（3）利用自解调光纤光栅（SFBG）位移传感系统,对声子晶体梁弯曲波带隙传输特性和瞬态响应进行了实验研究。稳态实验研究发现,带隙对弯曲波传播有极大的抑制作用,在非完美型声子晶体梁缺陷态频率下会出现弯曲波局域化现象。瞬态实验中,长时间的瞬态响应能直观反映带隙对弯曲波传播的抑制影响,短时瞬态响应的频谱分析表明其能极大的降低高频阻尼比以及环境随机噪声对响应频谱的影响。实验、MRRM理论、有限元结果吻合良好,验证了 MRRM理论有效性及SFBG位移传感器高精度传感能力。（4）研究了圆截面声子晶体梁扭转波带隙特性,通过有限元与扭转波MRRM理论结果对比验证了理论的有效性。提出了一种通过测量位移来提取声子晶体扭转振动响应的分离法,结合自解调光纤光栅位移传感系统,对矩形截面声子晶体梁扭转波稳态传输特性及受偏心激励下弯扭组合振动瞬态响应进行实验研究。通过与MRRM理论、有限元的结果对比,从稳态和瞬态的角度均验证了分离法的有效性。研究发现带隙对扭转波传播有极大的抑制作用,并且发现扭转波在声子晶体中传播时,一定的材料或几何排列顺序可以使声子晶体的自由表面存在局域态,局域态的存在会降低带隙的减振效果,对结构的减振设计具有重要意义。

关键词：自解调光纤光栅声子晶体回传射线矩阵法弯/扭带隙特性