周期结构理论及其在隔震减振中的应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 工程结构隔震 1

1.1.1 隔震基本原理 2

1.1.2 隔震技术研究现状 4

1.2 交通环境振动 9

1.2.1 交通环境振动的危害 9

1.2.2 交通环境振动的控制措施 13

1.3 周期结构概述 21

1.3.1 周期结构的概念及其特性 21

1.3.2 周期结构的研究历史与现状 24

1.3.3 周期结构隔震减振应用 28

参考文献 29

第2章 周期结构的基本理论 49

2.1 固体物理基本概念 49

2.1.1 平移周期性 50

2.1.2 原胞与单胞 51

2.1.3 空间对称性 52

2.1.4 倒格子 55

2.1.5 布里渊区 58

2.2 周期介质中的弹性波 62

2.2.1 弹性动力学基本方程 62

2.2.2 弹性波动问题基本概念 66

2.2.3 Bloch定理 78

2.2.4 周期结构频散曲线及衰减域 82

2.2.5 黏弹性人工边界 87

2.2.6 波动输入问题 92

参考文献 95

第3章 周期结构的频散特性和能量流动特性 98

3.1 引言 98

3.2 周期结构的频散特性 99

3.2.1 散射型周期结构——多质点弹簧振子模型 99

3.2.2 局域共振型周期结构——主子结构模型 101

3.3 周期结构的衰减域 105

3.3.1 频散曲线的一致性关系 105

3.3.2 衰减域边界频率 106

3.4 有限周期结构的动力特性 108

3.4.1 频率响应函数 109

3.4.2 理想周期结构和有限周期结构 110

3.5 周期结构的能量流动特性 111

3.5.1 散射型周期结构的能量流动特性 112

3.5.2 局域共振型周期结构的能量流动特性 116

参考文献 119

第4章 周期结构频散特性分析方法 121

4.1 传递矩阵法 121

4.1.1 特征方程的建立 121

4.1.2 频散特性分析与计算 123

4.1.3 有限层状周期结构的传输特性 123

4.2 平面波展开法 124

4.2.1 平面波展开法的基本原理 125

4.2.2 傅里叶系数与结构函数 129

4.2.3 平面波展开法的收敛性及改进 133

4.3 多重散射理论 145

4.3.1 基本思路 145

4.3.2 三维多重散射理论 145

4.3.3 二维多重散射理论 152

4.3.4 有限结构层间多重散射理论 157

4.4 时域有限差分法 163

4.4.1 基本原理 163

4.4.2 波动方程离散化 164

4.4.3 初始条件 168

4.4.4 边界条件 168

4.4.5 频散曲线 170

4.4.6 算法稳定性与实用离散方法 170

4.5 有限单元法 172

4.5.1 基于复数运算的有限元法 172

4.5.2 基于通用有限元软件的频散曲线分析 175

4.6 微分求积法 176

4.6.1 微分求积法基本原理 176

4.6.2 强形式微分求积元法 179

4.6.3 弱形式微分求积元法 183

4.6.4 复杂周期结构的处理 190

4.6.5 有限周期结构的传输特性 192

参考文献 192

第5章 层状周期结构的动力特性及层状周期性隔震基础 198

5.1 引言 198

5.2 理想层状周期结构及衰减域 199

5.2.1 理想层状周期结构 199

5.2.2 衰减域特性分析 200

5.3 参数分析 202

5.3.1 衰减域边界频率 202

5.3.2 最大衰减因子 204

5.4 衰减域的近似确定方法 204

5.5 有限周期结构的动力特性 206

5.5.1 谐响应分析 206

5.5.2 时程响应分析 207

5.6 层状周期隔震基础隔震效果的数值模拟 208

5.6.1 层状周期隔震基础模型 208

5.6.2 数值模拟结果 208

5.7 层状周期隔震基础试验研究 210

5.7.1 试验模型 210

5.7.2 测试内容 211

5.7.3 测试结果 211

参考文献 214

第6章 二维周期结构的动力特性及其隔震应用 216

6.1 引言 216

6.2 二维周期结构及其衰减域 217

6.3 完全衰减域 217

6.3.1 高对称周期结构 217

6.3.2 散射型周期结构的完全衰减域 218

6.3.3 局域共振型周期结构的完全衰减域 221

6.4 方向性衰减域 222

6.4.1 非高对称周期结构 222

6.4.2 散射型周期结构的方向性衰减域 223

6.4.3 局域共振型周期结构方向性衰减域 226

6.5 混凝土配筋对衰减域的影响 227

6.5.1 材料等效 227

6.5.2 配筋影响分析 229

6.6 有限周期结构的动力特性 229

6.6.1 分析模型 230

6.6.2 数值计算结果 230

6.7 二维周期隔震基础的数值模拟 233

6.7.1 二维高对称周期隔震基础 233

6.7.2 二维非高对称周期隔震基础 235

6.8 二维周期隔震基础的试验研究 242

6.8.1 试验模型及仪器 242

6.8.2 水平向隔震性能测试 243

6.8.3 竖向隔震性能测试 245

参考文献 246

第7章 三维周期结构的动力特性及其隔震应用 249

7.1 引言 249

7.2 三维周期结构及其衰减域 249

7.2.1 平面波展开法 250

7.2.2 正确性验证 251

7.2.3 计算方法对比 251

7.3 参数分析 253

7.3.1 几何参数 254

7.3.2 物理参数 255

7.4 黏弹性边界条件及波动输入方法 256

7.5 三维周期结构隔震性能数值模拟 257

7.5.1 单频简谐荷载输入 258

7.5.2 地震波输入 259

7.6 三维周期隔震基础的试验研究 263

7.6.1 试验模型及仪器 263

7.6.2 水平向隔震性能测试 264

7.6.3 竖向隔震性能测试 265

参考文献 267

第8章 周期性连续墙在交通环境减振中的应用 269

8.1 引言 269

8.2 连续墙衰减域参数分析 270

8.2.1 材料参数的影响 271

8.2.2 几何参数的影响 273

8.3 连续墙的单频谐响应分析 276

8.4 连续墙减振效果数值模拟 278

8.4.1 地铁激励 278

8.4.2 受位置A处激励作用 279

8.4.3 受位置B处激励作用 287

参考文献 295

第9章 周期性实心排桩在交通环境减振中的应用 296

9.1 引言 296

9.2 控制方程 297

9.3 对平面内耦合波（P-SV波）的隔离 298

9.3.1 衰减域存在性验证 298

9.3.2 衰减域影响因素分析 301

9.3.3 减振效果数值模拟 304

9.4 对出平面波（SH波）的隔离 310

9.4.1 衰减域存在性验证 310

9.4.2 衰减域影响因素分析 310

9.4.3 减振效果数值模拟 314

参考文献 319

第10章 周期性填充排桩在环境减振中的应用 323

10.1 引言 323

10.2 填充排桩对P波和SV波的隔离 324

10.2.1 正确性验证 324

10.2.2 衰减域影响因素分析 326

10.2.3 减振效果数值模拟 328

10.3 填充排桩的振动机制 331

10.4 空心排桩对SH波的隔离 334

10.4.1 存在性验证 334

10.4.2 单元类型和内半径对衰减域的影响 334

10.4.3 频率响应 336

参考文献 337

第11章 改进的周期结构在隔震减振中的应用 338

11.1 引言 338

11.2 组合层状周期隔震基础 338

11.2.1 组合层状周期隔震基础模型 338

11.2.2 谐响应分析 339

11.2.3 地震动时程分析 341

11.3 等效层状周期隔震基础 351

11.3.1 等效层状周期隔震基础模型 351

11.3.2 等效模型衰减域计算方法 352

11.3.3 隔震性能模拟 353

11.4 复合排桩减振 358

11.4.1 复合排桩有限元模型 358

11.4.2 单频平面波入射响应分析 360

11.4.3 多频平面波入射响应分析 361

11.5 波在分层土中的传播 363

11.5.1 分层土的动力特性 363

11.5.2 分层土位置对衰减的影响 367

参考文献 369

索引 370