摘要：加肋圆柱壳是水下航行器的重要结构形式,内部安装有大量机械设备,设备运行产生的低频振动通过基座等结构传递至壳体,引起壳体振动并产生低频辐射噪声,严重影响水下航行器的隐蔽性。通过开展机械设备安装位置声学优化设计研究,建立基于谱元法的加肋圆柱壳振动响应理论计算方法,得到不同安装位置设备振动引起的加肋圆柱壳振动响应,并以加肋圆柱壳整体法向振动响应最小为目标函数,提出加肋圆柱壳内设备位置声学设计方法。数值计算及实验结果验证了该声学优化方法的有效性,对水下航行器机械噪声控制具有重要意义。

摘要：采用勒让德(Legendre)谱元法,结合动力学有限断层破裂理论,对一邻近隐伏发震断层的山体进行三维地震动模拟分析,获得山体表面加速度、速度、位移响应时程和加速度反应谱。结果表明:(1)加速度方面,60°倾角倾滑逆断层作用下,山体背向断层一侧的PGA明显大于迎向断层一侧;对90°直立型断层情况,山体背向断层一侧的水平向PGA同样明显大于迎向断层一侧,但对于竖向PGA分布,该现象不明显;倾滑断层作用下最大PGA一般均出现于山顶附近,60°倾角逆断层情况下山顶PGA可达山脚平坦位置的5倍左右,而垂直断层情况下则放大2~3倍,同时山体表面多处产生竖向峰值大于水平向峰值的现象;加速度反应谱显示场地山顶处卓越周期明显长于其他位置。(2)速度方面,山体表面各观察点位在时程上表现出单向和双向长周期大脉冲特性,反映出明显的方向性效应。

摘要：机械系统动态响应优化设计有很好的应用前景。动态响应必须满足依赖于时间的微分方程。为了获得最优解且满足与时间有关的约束,要求获得整个时间上的响应。研究基于时间谱元法的系统动态响应设计。深入探讨在时间域内离散动态响应,将运动微分方程组转化成代数方程组,精确解出瞬态响应,用高斯罗巴托勒让德(Gauss-Lobatto-Legendre,GLL)点法和关键点法处理时间约束。以最简单的多自由度动力学设计问题——2自由度弹簧减振器设计为例,引入人工设计变量,详细分析两种处理约束方法的优缺点,也说明此方法的正确性。这些内容可为进一步研究机械零部件的动态优化设计问题以及动载荷弹性分布参数系统的优化设计奠定基础,比如在固定端承受振动输入的矩形变截面梁的动态优化设计,在不同边界条件下承受垂直平面均布瞬态动载荷作用的弹性梁的动态优化设计等。

摘要：为解决复杂地质条件下的煤层探测问题,开展了针对采煤工作面的巷道三维弹性波全波形反演技术研究。首先,基于GPU/CPU并行异构算法实现谱元法高效、高精度正演模拟;其次,通过正演波场和伴随波场的互相关计算模型参数的梯度,应用拟牛顿L-BFGS二阶最优化算法和线性搜索算法迭代更新模型参数,构建高分辨率地下三维弹性速度结构模型。主要针对煤层特征,创新性地构建多目标函数(如旅行时和包络目标函数)和多波(如直达体波和槽波)联合反演策略,理论上降低了反演的多解性和非线性。最后,通过设计不同的三维煤矿巷道地质模型,使用提出的算法与技术反演得到高分辨率的三维速度模型,验证了本次研究可以对煤矿工作面内的陷落柱和起伏煤岩界面识别,说明了理论算法和技术的有效性。

摘要：针对一般层合板统计能量分析(SEA)参数获取困难问题,建立了一种基于谱元法(SFEM)的SEA参数计算方法。采用三节点二次谱单元在层合板厚度方向进行网格划分,通过刚度矩阵与质量矩阵建立波数的特征方程;根据模态相似原则,利用皮尔逊相关系数对各阶模态的波数进行分类,进而获得层合板的模态密度、辐射效率等SEA参数。对单层薄板和三明治夹芯板进行了数值模拟研究,计算结果与其他理论值或实验值进行对比,验证了该方法的有效性,并以五层碳-碳正交各向异性板为例,考察了经典层合板理论和一阶剪切理论的分析偏差。最后计算了汽车玻璃层合板的内损耗因子,验证了基于SFEM计算层合板内损耗因子的有效性。

摘要：为明晰矿震在巷道围岩中的应力波扩散规律,采用SPECFEM2D程序包谱元法数值模拟方法,研究二维模型在有无矩形巷道情况下应力波扩散过程以及质点最大振动速度PPV值分布规律。结果表明:巷道受S波影响大于受P波影响的程度。巷道表面应力波叠加现象明显,且背波侧巷道左帮上半部分PPV值最大,但深入围岩内部后有巷道时小于无巷道时的PPV值。巷道迎波侧PPV值较背波侧大,且分布范围大,背波侧出现了应力波屏蔽区。巷道顶底板主要受水平方向应力波影响,两帮主要受垂直方向应力波影响。研究结果对理解应力波在矩形巷道周围的扩散规律有一定的参考作用,并对矿震应力波作用下的巷道支护有一定借鉴意义。

摘要：偏移成像是地震资料处理的关键技术之一,而偏移的精度和效率是偏移方法研究的重点和难点。开展了基于高精度和适应性强的谱元法叠后逆时偏侈研究。应用波动方程数值模拟得到等价叠加地震资料,利用界面点法最小走时射线追踪技术得到地下介质各点的走时,以此作为成像条件,基于爆炸源成像原理实现叠后逆时偏移。设计了层状和界面起伏两个地质模型,分别在各向异性介质和各向同性介质条件下对正演模拟结果进行了谱元法叠后逆时偏移。结果表明,各向同性和各向异性介质条件下的偏移结果都与初始模型相吻合。

摘要：研究了用Chebyshev时间谱元法求解任意载荷作用下的振动问题,从Bubnov-Galerkin方法出发,深入分析了在第二类Chebyshev正交多项式极点处重心Lagrange插值来构造节点基函数及其特性,推导了任意载荷作用下振动问题的伽辽金谱元离散方案,利用最小二乘法求解线性方程组。以线性载荷、三角载荷、半正弦波载荷作用下的振动问题及正弦载荷作用下的悬臂梁的振动问题为例,验证了文中方法的可行性,并与配点法进行比较,进一步说明了文中方法的高精度性和可靠性。

摘要：讨论了一阶线性双曲方程的间断耗散谱元法,建立了Crank-Nicolson全离散格式的稳定性和误差估计.选取适当的基函数,设计了有效的并行算法,并给出了数值结果,验证了该方法的有效性.与传统的谱元法、耗散谱元法以及间断谱元法进行比较,显示出该方法的某些优势.

摘要：首先应用谱元法(SEM)建立简支加筋双层板结构在简谐平面声波激励下的振动响应分析模型,将所得结果与有限元法(FEM)计算结果对比,表明谱元法(SEM)在求解该类问题时具有精度高和求解速度快的优点。然后应用Rayleigh积分求解加筋双层板结构路径传声的透射声功率。在筋板截面面积不变的约束条件下,研究筋板倾角与面板间距在声波正入射情况下对透射侧面板辐射声功率的影响。结果表明:筋板倾角越大,加筋双层板的透射声功率越小;在倾角小于22o的情况下,隔声性能随着面板间距的减小而提高。分析结果对加筋双层板的结构设计与隔声优化具有一定的指导意义。