Студопедия Главная Случайная страница Задать вопрос

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Сейсмические волны





Сейсмические волны – различные волны, возникающие в очаге землетрясения, распространяющиеся в толще земной поверхности и воздействующие на здания и сооружения в форме кинематического возбуждения и вызывающие их движение.

В неограниченной упругой среде распространяются два типа волн - продольные и поперечные.

Продольные волны вызывают лишь деформации растяжения-сжатия по направлению нормали к фронту волны, поэтому изменяется объем элемента среды. Эти волны называются в сейсмологии Р - волнами (primary wave) распространяются с наибольшей скоростью и определяются формулой:

Где ρ, Е, ν – соответственно плотность, модуль упругости и коэффициент Пуассона материала среды.

Поперечные волны S – волны (secondary wave – вторичные волны) характеризуются перемещениями частиц среды в направлении, перпендикулярном движению фронта волны. При этом возникают лишь деформации сдвига, при которых изменяется только форма, а объем элемента среды остается неизменным.

Скорость распространения поперечных волн определяется выражением:

.

Скорость распространения поперечных волн меньше скорости распространения продольных волн, а их отношение всегда больше единицы и зависит только от коэффициента Пуассона материала среды:

.

В неограниченной упругой среде форма импульса начального возбуждения остается неизменной при движении волны. Рассказать, почему вдали от очага землетрясения фронт волны может рассматриваться в виде плоскости – плоская волна.

В ограниченных упругих средах могут возникать и другие типы волн –

· Волны Рэлея (R – волны), несущие большую часть энергии землетрясения,

· Волны Лява (L – волны), возникающие в слоистых средах.

Амплитуды смещений, вызываемых этими волнами, быстро затухают при удалении от свободной поверхности, поэтому их еще называют поверхностными.

Гармонические волны, описывающие перемещения частиц среды выражением:

Здесь х – координата по направлению движения фронта волны, с – скорость волны, К – волновое число, определяемое отношением частоты колебаний ω к скорости с

,

Где Т – период колебаний, λ = Тс – длина волны.

При распространении гармонической волны могут иметь место два случая:

1. Скорость распространения волны не зависит от ее частоты, тогда эта скорость называется фазовой. В этом случае первоначальный импульс распространяется в среде без искажений.

2. Скорость распространения волны зависит от ее частоты, тогда возможны два сценария:

· Если скорость волны повышается с увеличением периода, то у «хвоста» группы волн образуются новые волны, а передние затухают, и максимум волн в пределах группы передвигается назад.

· В противном случае волны с коротким периодом (короткие волны) бегут быстрее, чем волны с длинным периодом, у начала групп образуются новые волны, а на конце они исчезают. Тогда максимум группы волн перемещается быстрее, чем максимумы отдельных волн.

Г р у п п о в а я с к о р о с т ь – скорость, с которой перемещается максимум движения. В этом случае имеет место д и с п е р с и я, и волны называются дисперсионными.

Из рассмотренных волны продольные, поперечные и рэлеевские распространяются в среде без дисперсии, а волны Лява являются дисперсионными.

Расчеты на сейсмические воздействия с учетом волновых явлений требуют создания адекватного алгоритма и использование мощного вычислительного комплекса, т.к. необходимо мелкое разбиение конструкции, фундамента и основания для анализа быстротекущих процессов во времени и учета распространения, отражения, наложения и т.д. сейсмических волн.






Дата добавления: 2014-12-06; просмотров: 309. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.007 сек.) русская версия | украинская версия