周期十字空沟/填充沟地震表面波屏障的设计与性能研究

发布时间：2024-01-06 10:56

　　地震表面波振幅大,传播距离远,频率较低,一般在20Hz以下,对结构的危害很大。周期表面波屏障是一种有效的隔震措施,通过人为设计和调整波屏障结构参数,使带隙频率覆盖地震动主频范围,从而达到很好的隔震效果。对周期地震表面波屏障进行设计与隔震性能研究具有重要的理论与工程应用价值。本文设计了基于均匀半无限土壤基体的正方点阵周期十字空沟和十字填充沟表面波屏障来实现地震表面波的隔震。探索了三维半无限空间表面波屏障问题的有限元数值模拟方法,利用COMSOL MULTIPHYSICS 4.3有限元软件对表面波屏障的频散曲线、频域和时域响应等进行了数值模拟,利用图形特征判别法识别表面波模态,探讨了波屏障结构参数对完全带隙的影响,并分别对Oroville地震波、Taft地震波进行了地震动时程分析。研究结果表明:1、周期十字空沟与周期十字填充沟表面波屏障对于20Hz以下的地震表面波具有较好的隔震性能,衰减域频率范围可达10Hz左右。2、十字空沟长度与空沟深度是波屏障性能的关键设计参数。长度越大,完全带隙越宽,带隙中心频率越低;空沟深度越大,结构刚度越小,特征频率越低,当空沟深度达到周期常数的1.25倍左右时...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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致谢
中文摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 周期结构概述
        1.2.1 周期结构的理论基础
        1.2.2 周期结构带隙机理及特性
        1.2.3 周期结构带隙的计算方法
        1.2.4 周期结构带隙特性的描述方法
    1.3 表面波屏障国内外研究现状
    1.4 表面波屏障隔震的基本理论
    1.5 本文研究目的和内容
2 周期十字空沟表面波屏障
    2.1 屏障设计及频散曲线计算
    2.2 表面波识别-图形特征判别法
    2.3 频域与时域响应分析
    2.4 结构参数对完全带隙的影响
    2.5 地震动时程分析
    2.6 本章小结
3 周期十字填充沟表面波屏障
    3.1 固体材料填充周期十字沟
        3.1.1 表面波带隙计算及分析
        3.1.2 表面波衰减域计算
    3.2 水填充周期十字沟
        3.2.1 流固耦合作用下的表面波带隙计算及衰减域计算
        3.2.2 水填充高度对完全带隙的影响
        3.2.3 地震动时程分析
    3.3 本章小结
4 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 思考与展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集



本文编号：3877245