[發明專利]一種波阻板構造參數確定方法及波阻板構造方法

在審

• 申請號: 202211207393.4
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115600282A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 周鳳璽;梁玉旺;曹小林
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G16C60/00;G06F119/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 萬慧華

本發明提出了一種波阻板構造參數確定方法及波阻板構造方法，屬于波阻板構造技術領域，波阻板構造參數確定方法，通過對不同結構參數、材料參數的波阻板參數組進行模擬，得到各參數組的阻隔頻率范圍，將其與目標區域土體中傳播的振動波的頻率范圍進行求交，以在各波阻板參數組中，確定最優的波阻板參數組，以根據該參數組指導后續波阻板構造工藝，科學有效的指導波阻板構造工藝，保障了構造出的波阻板能夠充分隔絕土體中振動波的傳播。

技術領域

本發明涉及波阻板構造技術領域，特別是涉及一種波阻板構造參數確定方法及波阻板構造方法。

背景技術

近年來，隨著城鎮化建設的發展，交通、爆破以及施工等人工引起的振動會通過路基和土壤介質向四周傳播，進一步傳遞到建筑物，進而引發室內產生振動和噪聲，可能引起結構損傷，還可能影響沿線居民的正常生活。目前，最常見減弱振動傳播的方法是在振源與被保護建筑物之間設置波障，包括空溝和填充溝，排樁和波阻板。波阻板常被埋置于動力機器、軌道及路基下方用以減弱振動的傳播。但是傳統的波阻板會受土層截止頻率的制約，只有振源頻率低于土層截止頻率時，波阻板才能起到隔振效果，隔振頻帶較窄；且傳統的波阻板需要通過開挖地基來進行埋置，這顯然會影響車輛運行，施工過程還會引發二次環境振動污染問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種波阻板構造參數確定方法及波阻板構造方法，有效優化了波阻板的構造參數確定，可以科學化的指導波阻板構造工藝。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種波阻板構造參數確定方法，所述波阻板包括若干個周期性元胞，所述周期性元胞包括擠壓層、包覆層和填充層；所述波阻板構造參數確定方法包括：

獲取目標區域土體中振動波的頻率范圍，作為目標頻率范圍；

確定結構參數和材料參數互不相同的若干個波阻板構造參數組；所述結構參數包括布置形式、周期距離、包覆層外徑、擠壓層外徑、填充層半徑、所述波阻板埋深和波阻板厚度；所述材料參數包括填充層材料參數和包覆層材料參數；

根據各波阻板構造參數組，計算獲取各波阻板構造參數組對應的阻隔頻率范圍；

確定阻隔頻率范圍與所述目標頻率范圍重合程度最大的波阻板構造參數組，并以所述波阻板構造參數組作為波阻板構造指導方案。

可選地，所述布置形式包括并排布置和交叉布置。

可選地，所述填充層材料參數包括填充層密度和填充層彈性模量；所述包覆層材料參數包括包覆層密度和包覆層彈性模量。

可選地，所述根據各波阻板構造參數組，計算獲取各波阻板構造參數組對應的阻隔頻率范圍，具體包括：

根據各波阻板構造參數組，建立波阻板有限元模型；

對所述波阻板有限元模型進行網格劃分，并設置邊界性條件；

遍歷第一布里淵區中的波矢向量求解所述波阻板有限元模型的特征頻率方程，得到所述波阻板有限元模型的頻散曲線；

根據各波阻板有限元模型的頻散曲線，確定不同波阻板構造參數組對應的阻隔頻率范圍。

可選地，特征頻率方程如下式所示：

ku(r)＝ω²mu(r)

其中，k為周期性元胞的剛度矩陣，ω為頻率，m為周期性元胞的質量矩陣，u(r)為r位置的周期性元胞的位移場，r為位置矢量；u(r)根據下式計算：

u(r+a)＝eⁱ(^K·a)u(r)

其中，a為周期距離，即相鄰周期性元胞之間的質心距離，為虛數單位；K為第一布里淵區內的波矢向量。