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周期結構理論及其在隔震減振中的應用 版權信息
- ISBN：9787030529879
- 條形碼：9787030529879 ; 978-7-03-052987-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
周期結構理論及其在隔震減振中的應用 內容簡介
本書內容涵蓋周期結構分析的基本理論、數值方法和部分試驗，共11章，各章內容大致如下：章主要就周期結構在結構隔震和交通環境減振方面的應用、研究現狀和周期結構的動力特性進行概述；第2章以固體物理研究周期結構的基本理論為基礎，介紹相關概念、方法和基本理論，并就彈性波在周期介質中的傳播特性以及工程結構的波動問題進行闡述；第3章和第4章分別研究周期結構的能量耗散以及頻散特性的主要分析方法；第5~7章為周期結構在基礎隔震中的應用，包括層狀周期基礎、二維周期基礎、三維周期基礎的設計與理論；第8~10章為周期結構在交通環境減振中的應用，主要包括周期性連續墻和周期性排樁的設計及減振效果數值模擬；在上述典型周期結構基礎上，1章介紹幾種改進的周期結構，豐富了周期結構的類型和應用范圍。本書可供從事土木、地震、交通、環境等工程領域的科研人員和技術人員參考，并可作為高等院校相關專業研究生的教材和本科生的教學參考書。
周期結構理論及其在隔震減振中的應用 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 工程結構隔震 1
1.1.1 隔震基本原理 2
1.1.2 隔震技術研究現狀 4
1.2 交通環境振動 9
1.2.1 交通環境振動的危害 9
1.2.2 交通環境振動的控制措施 13
1.3 周期結構概述 21
1.3.1 周期結構的概念及其特性 21
1.3.2 周期結構的研究歷史與現狀 24
1.3.3 周期結構隔震減振應用 28
參考文獻 29
第2章 周期結構的基本理論 49
2.1 固體物理基本概念 49
2.1.1 平移周期性 50
2.1.2 原胞與單胞 51
2.1.3 空間對稱性 52
2.1.4 倒格子 55
2.1.5 布里淵區 58
2.2 周期介質中的彈性波 62
2.2.1 彈性動力學基本方程 62
2.2.2 彈性波動問題基本概念 66
2.2.3 Bloch定理 78
2.2.4 周期結構頻散曲線及衰減域 82
2.2.5 黏彈性人工邊界 87
2.2.6 波動輸入問題 92
參考文獻 95
第3章 周期結構的頻散特性和能量流動特性 98
3.1 引言 98
3.2 周期結構的頻散特性 99
3.2.1 散射型周期結構——多質點彈簧振子模型 99
3.2.2 局域共振型周期結構——主子結構模型 101
3.3 周期結構的衰減域 105
3.3.1 頻散曲線的一致性關系 105
3.3.2 衰減域邊界頻率 106
3.4 有限周期結構的動力特性 108
3.4.1 頻率響應函數 109
3.4.2 理想周期結構和有限周期結構 110
3.5 周期結構的能量流動特性 111
3.5.1 散射型周期結構的能量流動特性 112
3.5.2 局域共振型周期結構的能量流動特性 116
參考文獻 119
第4章 周期結構頻散特性分析方法 121
4.1 傳遞矩陣法 121
4.1.1 特征方程的建立 121
4.1.2 頻散特性分析與計算 123
4.1.3 有限層狀周期結構的傳輸特性 123
4.2 乎面波展開法 124
4.2.1 平面波展開法的基本原理 125
4.2.2 傅里葉系數與結構函數 129
4.2.3 平面波展開法的收斂性及改進 133
4.3 多重散射理論 145
4.3.1 基本思路 145
4.3.2 三維多重散射理論 145
4.3.3 二維多重散射理論 152
4.3.4 有限結構層間多重散射理論 157
4.4 時域有限差分法 163
4.4.1 基本原理 163
4.4.2 波動方程離散化 164
4.4.3 初始條件 168
4.4.4 邊界條件 168
4.4.5 頻散曲線 170
4.4.6 算法穩定性與實用離散方法 170
4.5 有限單元法 172
4.5.1 基于復數運算的有限元法 172
4.5.2 基于通用有限元軟件的頻散曲線分析 175
4.6 微分求積法 176
4.6.1 微分求積法基本原理 176
4.6.2 強形式微分求積元法 179
4.6.3 弱形式微分求積元法 183
4.6.4 復雜周期結構的處理 190
4.6.5 有限周期結構的傳輸特性 192
參考文獻 192
第5章 層狀周期結構的動力特性及層狀周期性隔震基礎 198
5.1 引言 198
5.2 理想層狀周期結構及衰減域 199
5.2.1 理想層狀周期結構 199
5.2.2 衰減域特性分析 200
5.3 參數分析 202
5.3.1 衰減域邊界頻率 202
5.3.2 *大衰減因子 204
5.4 衰減域的近似確定方法 204
5.5 有限周期結構的動力特性 206
5.5.1 惜響應分析 206
5.5.2 時程響應分析 207
5.6 層狀周期隔震基礎隔震效果的數值模擬 208
5.6.1 層狀周期隔震基礎模型 208
5.6.2 數值模擬結果 208
5.7 層狀周期隔震基礎試驗研究 210
5.7.1 試驗模型 210
5.7.2 測試內容 211
5.7.3 測試結果 211
參考文獻 214
第6章 二維周期結構的動力特性及其隔震應用 216
6.1 引言 216
6.2 二維周期結構及其衰減域 217
6.3 完全衰減域 217
6.3.1 高對稱周期結構 217
6.3.2 散射型周期結構的完全衰減域 218
6.3.3 局域共振型周期結構的完全衰減域 221
6.4 方向性衰減域 222
6.4.1 非高對稱周期結構 222
6.4.2 散射型周期結構的方向性衰減域 223
6.4.3 局域共振型周期結構方向性衰減域 226
6.5 混凝土配筋對衰減域的影響 227
6.5.1 材料等效 227
6.5.2 配筋影響分析 229
6.6 有限周期結構的動力特性 229
6.6.1 分析模型 230
6.6.2 數值計算結果 230
6.7 二維周期隔震基礎的數值模擬 233
6.7.1 二維高對稱周期隔震基礎 233
6.7.2 二維非高對稱周期隔震基礎 235
6.8 二維周期隔震基礎的試驗研究 242
6.8.1 試驗模型及儀器 242
6.8.2 水平向隔震性能測試 243
6.8.3 豎向隔震性能測試 245
參考文獻 246
第7章 三維周期結構的動力特性及其隔震應用 249
7.1 引言 249
7.2 三維周期結構及其衰減域 249
7.2.1 平面波展開法 250
7.2.2 正確性驗證 251
7.2.3 計算方法對比 251
7.3 參數分析 253
7.3.1 幾何參數 254
7.3.2 物理參數 255
7.4 黏彈性邊界條件及波動輸入方法 256
7.5 三維周期結構隔震性能數值模擬 257
7.5.1 單頻簡諧荷載輸入 258
7.5.2 地震波輸入 259
7.6 三維周期隔震基礎的試驗研究 263
7.6.1 試驗模型及儀器 263
7.6.2 水平向隔震性能測試 264
7.6.3 豎向隔震性能測試 265
參考文獻 267
第8章 周期性連續墻在交通環境減振中的應用 269
8.1 引言 269
8.2 連續墻衰減域參數分析 270
8.2.1 材料參數的影響 271
8.2.2 幾何參數的影響 273
8.3 連續墻的單頻諧響應分析 276
8.4 連續墻減振效果數值模擬 278
8.4.1 地鐵激勵 278
8.4.2 受位置A處激勵作用 279
8.4.3 受位置B處激勵作用 287
參考文獻 295
第9章 周期性實心排樁在交通環境減振中的應用 296
9.1 引言 296
9.2 控制方程 297
9.3 對平面內耦合波（P-SV波）的隔離 298
9.3.1 衰減域存在性驗證 298
9.3.2 衰減域影響因素分析 301
9.3.3 減振效果數值模擬 -304
9.4 對出平面波（SH波）的隔離 310
9.4.1 衰減域存在性驗證 310
9.4.2 衰減域影響因素分析 310
9.4.3 減振效果數值模擬 314
參考文獻 319
第10章 周期性填充排樁在環境減振中的應用 323
10.1 引言 323
10.2 填充排樁對P波和SV波的隔離 324
10.2.1 正確性驗證 324
10.2.2 衰減域影響因素分析 326
10.2.3 減振效果數值模擬 328
10.3 填充排樁的振動機制 331
10.4 空心排樁對SH波的隔離 334
10.4.1 存在性驗證 334
10.4.2 單元類型和內半徑對衰減域的影響 334
10.4.3 頻率響應 336
參考文獻 337
第11章 改進的周期結構在隔震減振中的應用 338
11.1 引言 338
11.2 組合層狀周期隔震基礎 338
11.2.1 組合層狀周期隔震基礎模型 338
11.2.2 諧響應分析 339
11.2.3 地震動時程分析 341
11.3 等效層狀周期隔震基礎 351
11.3.1 等效層狀周期隔震基礎模型 351
11.3.2 等效模型衰減域計算方法 352
11.3.3 隔震性能模擬 353
11.4 復合排樁減振 358
11.4.1 復合排樁有限元模型 358
11.4.2 單頻平面波入射響應分析 360
11.4.3 多頻平面波入射響應分析 361
11.5 波在分層土中的傳播 363
11.5.1 分層土的動力特性 363
11.5.2 分層土位置對衰減的影響 367
參考文獻 369
索引 370
彩圖
前言
第1章 緒論 1
1.1 工程結構隔震 1
1.1.1 隔震基本原理 2
1.1.2 隔震技術研究現狀 4
1.2 交通環境振動 9
1.2.1 交通環境振動的危害 9
1.2.2 交通環境振動的控制措施 13
1.3 周期結構概述 21
1.3.1 周期結構的概念及其特性 21
1.3.2 周期結構的研究歷史與現狀 24
1.3.3 周期結構隔震減振應用 28
參考文獻 29
第2章 周期結構的基本理論 49
2.1 固體物理基本概念 49
2.1.1 平移周期性 50
2.1.2 原胞與單胞 51
2.1.3 空間對稱性 52
2.1.4 倒格子 55
2.1.5 布里淵區 58
2.2 周期介質中的彈性波 62
2.2.1 彈性動力學基本方程 62
2.2.2 彈性波動問題基本概念 66
2.2.3 Bloch定理 78
2.2.4 周期結構頻散曲線及衰減域 82
2.2.5 黏彈性人工邊界 87
2.2.6 波動輸入問題 92
參考文獻 95
第3章 周期結構的頻散特性和能量流動特性 98
3.1 引言 98
3.2 周期結構的頻散特性 99
3.2.1 散射型周期結構——多質點彈簧振子模型 99
3.2.2 局域共振型周期結構——主子結構模型 101
3.3 周期結構的衰減域 105
3.3.1 頻散曲線的一致性關系 105
3.3.2 衰減域邊界頻率 106
3.4 有限周期結構的動力特性 108
3.4.1 頻率響應函數 109
3.4.2 理想周期結構和有限周期結構 110
3.5 周期結構的能量流動特性 111
3.5.1 散射型周期結構的能量流動特性 112
3.5.2 局域共振型周期結構的能量流動特性 116
參考文獻 119
第4章 周期結構頻散特性分析方法 121
4.1 傳遞矩陣法 121
4.1.1 特征方程的建立 121
4.1.2 頻散特性分析與計算 123
4.1.3 有限層狀周期結構的傳輸特性 123
4.2 乎面波展開法 124
4.2.1 平面波展開法的基本原理 125
4.2.2 傅里葉系數與結構函數 129
4.2.3 平面波展開法的收斂性及改進 133
4.3 多重散射理論 145
4.3.1 基本思路 145
4.3.2 三維多重散射理論 145
4.3.3 二維多重散射理論 152
4.3.4 有限結構層間多重散射理論 157
4.4 時域有限差分法 163
4.4.1 基本原理 163
4.4.2 波動方程離散化 164
4.4.3 初始條件 168
4.4.4 邊界條件 168
4.4.5 頻散曲線 170
4.4.6 算法穩定性與實用離散方法 170
4.5 有限單元法 172
4.5.1 基于復數運算的有限元法 172
4.5.2 基于通用有限元軟件的頻散曲線分析 175
4.6 微分求積法 176
4.6.1 微分求積法基本原理 176
4.6.2 強形式微分求積元法 179
4.6.3 弱形式微分求積元法 183
4.6.4 復雜周期結構的處理 190
4.6.5 有限周期結構的傳輸特性 192
參考文獻 192
第5章 層狀周期結構的動力特性及層狀周期性隔震基礎 198
5.1 引言 198
5.2 理想層狀周期結構及衰減域 199
5.2.1 理想層狀周期結構 199
5.2.2 衰減域特性分析 200
5.3 參數分析 202
5.3.1 衰減域邊界頻率 202
5.3.2 *大衰減因子 204
5.4 衰減域的近似確定方法 204
5.5 有限周期結構的動力特性 206
5.5.1 惜響應分析 206
5.5.2 時程響應分析 207
5.6 層狀周期隔震基礎隔震效果的數值模擬 208
5.6.1 層狀周期隔震基礎模型 208
5.6.2 數值模擬結果 208
5.7 層狀周期隔震基礎試驗研究 210
5.7.1 試驗模型 210
5.7.2 測試內容 211
5.7.3 測試結果 211
參考文獻 214
第6章 二維周期結構的動力特性及其隔震應用 216
6.1 引言 216
6.2 二維周期結構及其衰減域 217
6.3 完全衰減域 217
6.3.1 高對稱周期結構 217
6.3.2 散射型周期結構的完全衰減域 218
6.3.3 局域共振型周期結構的完全衰減域 221
6.4 方向性衰減域 222
6.4.1 非高對稱周期結構 222
6.4.2 散射型周期結構的方向性衰減域 223
6.4.3 局域共振型周期結構方向性衰減域 226
6.5 混凝土配筋對衰減域的影響 227
6.5.1 材料等效 227
6.5.2 配筋影響分析 229
6.6 有限周期結構的動力特性 229
6.6.1 分析模型 230
6.6.2 數值計算結果 230
6.7 二維周期隔震基礎的數值模擬 233
6.7.1 二維高對稱周期隔震基礎 233
6.7.2 二維非高對稱周期隔震基礎 235
6.8 二維周期隔震基礎的試驗研究 242
6.8.1 試驗模型及儀器 242
6.8.2 水平向隔震性能測試 243
6.8.3 豎向隔震性能測試 245
參考文獻 246
第7章 三維周期結構的動力特性及其隔震應用 249
7.1 引言 249
7.2 三維周期結構及其衰減域 249
7.2.1 平面波展開法 250
7.2.2 正確性驗證 251
7.2.3 計算方法對比 251
7.3 參數分析 253
7.3.1 幾何參數 254
7.3.2 物理參數 255
7.4 黏彈性邊界條件及波動輸入方法 256
7.5 三維周期結構隔震性能數值模擬 257
7.5.1 單頻簡諧荷載輸入 258
7.5.2 地震波輸入 259
7.6 三維周期隔震基礎的試驗研究 263
7.6.1 試驗模型及儀器 263
7.6.2 水平向隔震性能測試 264
7.6.3 豎向隔震性能測試 265
參考文獻 267
第8章 周期性連續墻在交通環境減振中的應用 269
8.1 引言 269
8.2 連續墻衰減域參數分析 270
8.2.1 材料參數的影響 271
8.2.2 幾何參數的影響 273
8.3 連續墻的單頻諧響應分析 276
8.4 連續墻減振效果數值模擬 278
8.4.1 地鐵激勵 278
8.4.2 受位置A處激勵作用 279
8.4.3 受位置B處激勵作用 287
參考文獻 295
第9章 周期性實心排樁在交通環境減振中的應用 296
9.1 引言 296
9.2 控制方程 297
9.3 對平面內耦合波（P-SV波）的隔離 298
9.3.1 衰減域存在性驗證 298
9.3.2 衰減域影響因素分析 301
9.3.3 減振效果數值模擬 -304
9.4 對出平面波（SH波）的隔離 310
9.4.1 衰減域存在性驗證 310
9.4.2 衰減域影響因素分析 310
9.4.3 減振效果數值模擬 314
參考文獻 319
第10章 周期性填充排樁在環境減振中的應用 323
10.1 引言 323
10.2 填充排樁對P波和SV波的隔離 324
10.2.1 正確性驗證 324
10.2.2 衰減域影響因素分析 326
10.2.3 減振效果數值模擬 328
10.3 填充排樁的振動機制 331
10.4 空心排樁對SH波的隔離 334
10.4.1 存在性驗證 334
10.4.2 單元類型和內半徑對衰減域的影響 334
10.4.3 頻率響應 336
參考文獻 337
第11章 改進的周期結構在隔震減振中的應用 338
11.1 引言 338
11.2 組合層狀周期隔震基礎 338
11.2.1 組合層狀周期隔震基礎模型 338
11.2.2 諧響應分析 339
11.2.3 地震動時程分析 341
11.3 等效層狀周期隔震基礎 351
11.3.1 等效層狀周期隔震基礎模型 351
11.3.2 等效模型衰減域計算方法 352
11.3.3 隔震性能模擬 353
11.4 復合排樁減振 358
11.4.1 復合排樁有限元模型 358
11.4.2 單頻平面波入射響應分析 360
11.4.3 多頻平面波入射響應分析 361
11.5 波在分層土中的傳播 363
11.5.1 分層土的動力特性 363
11.5.2 分層土位置對衰減的影響 367
參考文獻 369
索引 370
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