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天然介质中存在大量复杂地形,这些地形都具有各种各样的缺陷,例如裂纹、圆形衬砌和半圆形凹陷等,在地震波作用下,缺陷处的动应力集中问题比静态时更复杂,严重影响了居民安全和城市规划,所以弹性波动理论逐渐被人提出以解决此类动应力问题。目前为止,研究人员在SH波理论的相关领域取得了丰富成果,理论模型包含了全空间、半空间和直角域空间,这对波动力学的发展有着巨大贡献。相比之下,弹性波动理论及应力集中问题在双相介质这个分支领域的研究是在近几年才被涉及,在SH波作用下缺陷的动应力集中问题的研究就更加缺乏。本文利用复变函数法、Green函数法、多极坐标展开法,“裂纹切割法”及“契合”法,对双相弹性介质半空间内圆形衬砌和半圆凹陷对在SH波作用下的力学性能进行分析。 裂纹的处理和散射波场的构造是本文的难点。在此采用“裂纹切割法”在裂纹处施加等大反向的剪应力,构造出裂纹。双相弹性介质半空间内圆形衬砌和半圆形凹陷产生的散射波形式构造非常困难,在此利用直角域空间的散射波场位移函数表达式,将半空间双相介质沿垂直边界“剖开”分成两个对称分布的直角域空间,在左右两个剖分面上分别作用均匀分布出平面点源荷载,使SH波传播过程中在两个剖分面上满足应力和位移连续的条件,并运用Green函数法构造直角域空间内圆形衬砌和半圆形凹陷在点源荷载作用下产生的散射波位移场。 SH波入射后会发生多次反射和折射,因此SH波函数表达式非常困难。采用“镜像”法,将半空间模型转化为全空间模型,从而解决这一困难。用“裂纹切割法”构造出裂纹。最后,利用“契合法”将原先“剖开”的模型“契合”在一起,在垂直界面处施加未知出平面力系建立积分方程组,在此运用有限项截断的方法求解未知附加力系。 最后本文通过计算机软件进行编程,给出具体算例,并通过图形结果来反应在不同参数情况下圆形衬砌和半圆形凹陷在SH波作用下,圆形衬砌周边环向动应力集中系数的分布情况。可以看出介质的物理性质、SH波的频率、入射SH波的入射方向、圆形衬砌的距离对动应力集中的分布情况均有影响,所得数据可以为工程提供有价值的参考。