基于周期理论的城市绿化乔木减振模型研究
发布时间：2023-02-03 19:11
本文针对城市交通产生的振动与噪声问题,基于周期结构相关理论,将城市中周期重复种植的绿化林视为天然的大尺度声子晶体,研究其对交通振动的衰减效应。通过有限元软件COMSOL5.3a建立三维典型“植株-土壤”单元,根据Bloch理论,在模型边界上添加相应的周期边界条件,从而来代表整片周期绿化林场,进而通过有限元法计算得到林场整体的频散曲线。利用声锥法和应变能法确定城市绿化林的表面波带隙范围。基于三维理论模型,探讨了土壤弹性模量、种植间距、树径和树高等关键模型参数对频率衰减域的影响。最后,通过建立三维仿真物理场以及户外振动测试试验,验证了周期绿化林减振的有效性。结果表明,仿真模型的衰减域与理论计算的表面波带隙范围一致:越大的土壤模量导致更宽和更高频率的带隙:树径较大,树距越小的绿化林可以产生较低频率和更宽的带隙;随着树高的增加越易获得低频带隙。本研究为人工定量设计绿化林以减弱特定频率范围（≤80Hz）的地面振动提供了新的视角以及理论依据。本文的主要创新点为:从周期结构（声子晶体）的视角,建立植被的动力学三维模型,根据材料学和物理学微观领域中声子晶体带隙计算方法,提出了一套适用于计算大尺度周期林...
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景及意义
1.2 城市交通引起的振动与噪声
1.2.1 城市交通中振动与噪声的危害
1.2.2 工程中常见的振动与噪声的控制措施
1.3 城市绿化林减振降噪研究现状
1.4 弹性波带隙材料的研究现状
1.5 基于周期理论的城市绿化林减振研究现状
1.6 研究的内容及创新点
1.6.1 研究的主要内容
1.6.2 本研究的创新点
2 周期结构衰减域的计算方法
2.1 周期结构的基本概念
2.1.1 周期结构的周期性描述
2.1.2 周期结构的布里渊区
2.1.3 周期结构的Bloch定理
2.2 周期边界条件
2.3 周期结构衰减域计算的有限元法
2.4 理论计算结果的后处理方法
2.5 案例验证
2.6 本章小结
3 城市绿化林衰减特性分析
3.1 研究对象及参数
3.2 衰减域影响因素分析
3.2.1 土壤弹性模量对衰减域的影响
3.2.2 树间距的影响
3.2.3 树半径的影响
3.2.4 树高的影响
3.3 衰减域形成机理分析
3.4 本章小结
4 城市绿化林场动态响应分析
4.1 基本理论及计算模型
4.2 数值模拟分析
4.3 本章小结
5 城市绿化林户外振动试验分析
5.1 试验场地及仪器
5.2 试验结果分析
5.2.1 周期林场地
5.2.2 少林场地
5.2.3 无林场地
5.3 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 研究工作的思考和展望
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同类型绿化带对交通噪声的衰减效果比较[J]. 孙伟,王玮璐,郭小平,彭海燕. 植物资源与环境学报. 2014(02)
[2]北京典型区域声环境特征聚类分析[J]. 廉婕,马民涛,刘洁. 环境监测管理与技术. 2013(04)
[3]轨道交通地表振动局部放大现象成因分析[J]. 马蒙,刘维宁,王文斌. 工程力学. 2013(04)
[4]城市轨道交通振动与噪声控制技术的研究[J]. 于秀娟,李广影. 山西建筑. 2010(18)
[5]A new seismic isolation system and its feasibility study[J]. Jia Gaofeng~+ and Shi Zhifei~(++) School of Civil Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China Graduated Student;++ Professor. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2010(01)
[6]城市轨道交通环境中既有建筑室内振动隔振方法研究[J]. 周巍,吴永红,屈文俊,茹以群. 工业建筑. 2008(S1)
[7]地铁引起的地面振动及其对精密仪器的影响[J]. 栗润德,张鸿儒,刘维宁. 岩石力学与工程学报. 2008(01)
[8]上海城市绿地植物群落降噪功能及其影响因子[J]. 张庆费,郑思俊,夏檑,吴海萍,张明丽,李明胜. 应用生态学报. 2007(10)
[9]地铁对周边建筑物振动影响分析[J]. 洪俊青,刘伟庆. 振动与冲击. 2006(04)
[10]地铁交通引起地面振动的实测与分析[J]. 闫维明,聂晗,任珉,冯军和,张衤韦,陈建秋. 铁道科学与工程学报. 2006(02)
博士论文
[1]周期性排桩和波屏障在土木工程减振中的应用研究[D]. 黄建坤.北京交通大学 2014
[2]局域共振型结构的带隙调控与减振降噪特性研究[D]. 肖勇.国防科学技术大学 2012
[3]地铁列车运行引起的隧道及自由场动力响应数值预测模型研究[D]. 刘卫丰.北京交通大学 2009
[4]声子晶体局域共振带隙机理及减振特性研究[D]. 王刚.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]几种绿墙植物声学特性测试及降噪效果研究[D]. 陈骅.华南理工大学 2016
[2]居民小区交通噪音污染防治方案及其可行性研究[D]. 肖雪.华南理工大学 2014
本文编号：3734666
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景及意义
1.2 城市交通引起的振动与噪声
1.2.1 城市交通中振动与噪声的危害
1.2.2 工程中常见的振动与噪声的控制措施
1.3 城市绿化林减振降噪研究现状
1.4 弹性波带隙材料的研究现状
1.5 基于周期理论的城市绿化林减振研究现状
1.6 研究的内容及创新点
1.6.1 研究的主要内容
1.6.2 本研究的创新点
2 周期结构衰减域的计算方法
2.1 周期结构的基本概念
2.1.1 周期结构的周期性描述
2.1.2 周期结构的布里渊区
2.1.3 周期结构的Bloch定理
2.2 周期边界条件
2.3 周期结构衰减域计算的有限元法
2.4 理论计算结果的后处理方法
2.5 案例验证
2.6 本章小结
3 城市绿化林衰减特性分析
3.1 研究对象及参数
3.2 衰减域影响因素分析
3.2.1 土壤弹性模量对衰减域的影响
3.2.2 树间距的影响
3.2.3 树半径的影响
3.2.4 树高的影响
3.3 衰减域形成机理分析
3.4 本章小结
4 城市绿化林场动态响应分析
4.1 基本理论及计算模型
4.2 数值模拟分析
4.3 本章小结
5 城市绿化林户外振动试验分析
5.1 试验场地及仪器
5.2 试验结果分析
5.2.1 周期林场地
5.2.2 少林场地
5.2.3 无林场地
5.3 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 研究工作的思考和展望
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同类型绿化带对交通噪声的衰减效果比较[J]. 孙伟,王玮璐,郭小平,彭海燕. 植物资源与环境学报. 2014(02)
[2]北京典型区域声环境特征聚类分析[J]. 廉婕,马民涛,刘洁. 环境监测管理与技术. 2013(04)
[3]轨道交通地表振动局部放大现象成因分析[J]. 马蒙,刘维宁,王文斌. 工程力学. 2013(04)
[4]城市轨道交通振动与噪声控制技术的研究[J]. 于秀娟,李广影. 山西建筑. 2010(18)
[5]A new seismic isolation system and its feasibility study[J]. Jia Gaofeng~+ and Shi Zhifei~(++) School of Civil Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China Graduated Student;++ Professor. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2010(01)
[6]城市轨道交通环境中既有建筑室内振动隔振方法研究[J]. 周巍,吴永红,屈文俊,茹以群. 工业建筑. 2008(S1)
[7]地铁引起的地面振动及其对精密仪器的影响[J]. 栗润德,张鸿儒,刘维宁. 岩石力学与工程学报. 2008(01)
[8]上海城市绿地植物群落降噪功能及其影响因子[J]. 张庆费,郑思俊,夏檑,吴海萍,张明丽,李明胜. 应用生态学报. 2007(10)
[9]地铁对周边建筑物振动影响分析[J]. 洪俊青,刘伟庆. 振动与冲击. 2006(04)
[10]地铁交通引起地面振动的实测与分析[J]. 闫维明,聂晗,任珉,冯军和,张衤韦,陈建秋. 铁道科学与工程学报. 2006(02)
博士论文
[1]周期性排桩和波屏障在土木工程减振中的应用研究[D]. 黄建坤.北京交通大学 2014
[2]局域共振型结构的带隙调控与减振降噪特性研究[D]. 肖勇.国防科学技术大学 2012
[3]地铁列车运行引起的隧道及自由场动力响应数值预测模型研究[D]. 刘卫丰.北京交通大学 2009
[4]声子晶体局域共振带隙机理及减振特性研究[D]. 王刚.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]几种绿墙植物声学特性测试及降噪效果研究[D]. 陈骅.华南理工大学 2016
[2]居民小区交通噪音污染防治方案及其可行性研究[D]. 肖雪.华南理工大学 2014
本文编号：3734666
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