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DC 欄位 | 值 | 語言 |
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dc.contributor.advisor | 劉格非 | |
dc.contributor.author | Hung-Bin Juan | en |
dc.contributor.author | 阮泓斌 | zh_TW |
dc.date.accessioned | 2021-06-13T00:07:42Z | - |
dc.date.available | 2007-07-30 | |
dc.date.copyright | 2007-07-30 | |
dc.date.issued | 2007 | |
dc.date.submitted | 2007-07-28 | |
dc.identifier.citation | [英文]
1. Achenbach, J. D. (1973), Wave Propagation in Elastic Solids, Amsterdam: North-Holland Pub. Co 2. Albert, D.G. (1993). A comparison between wave propagation in water- saturated and air-saturated porous materials. Journal of Applied Physics 73, 28-36 3. Alan V. Oppenheim , Alan S. Willsky , with S. Hamid Nawab,Signals and Systems (2nd Edition) 4. C.C. Mei,The Applied Dynamics of Ocean Surface Waves。 5. Das,“Principle of soil dynamics” 6. Graff K F. Wave motion in elastic solids 7. Graves,R.W.(1996).Simulating seismic wave propagation in 3D elastic media using staggered-grid finite differences , Bull. Seism. Soc. Am.,86,1091-1106 8. Itakura et al. (2006 ) A Field-Experimental Report of Debris-Flow Monitoring by the Acoustic Sensor ) 9. M.F. McCarthy and M.A. Hayes ,Elastic wave propagation 10. Miklowitz,The theory of elastic waves and waveguides 11. Miller G F,Pursey H. “On the partition of energy between elastic waves in a semi-infinite solid”,[J].Proc R Soc London A,1955,233(1192):55-69 12. Rao,Applied numerical methods for engineers and scientist 13. (2001),On the Interaction of Elastic Waves with Buried Land Mines: an Investigation Using the Finite-Difference Time-Domain Method. 14. Virieux,J. ,1984,SH wave propagation in heterogeneous media: velocity-stress finite-difference method : Geophysics,49,1933-1957 15. Virieux,J. ,1986,P-SV wave propagation in heterogeneous media: velocity-stress finite-difference method : Geophysics,51,889-901 16. Soils and Geology Procedures for Foundation Design of Buildings and Other Structures (Except Hydraulic Structures) (chap 17) 17.Geological society of America special paper—No.36,1942 18.Numerical Recipes in Fortran 77, Second Edition (1992) [中文] 1.李全發,(1983),「打樁引致之地表震動與鄰房耐震診斷」,國立成功大學建築研究所碩士論文。 2.張獻宗,(1987),「移動聲源所產生之聲波在固基層狀之意體介質中的傳播現象」,國立台灣大學應用力學研究所碩士論文。 3.李艮生,(1998),「三維層狀介質暫態彈性波傳的理論解析、計算及實驗」,國立台灣大學機械工程學研究所博士論文。 4.李欣輯,(2000),「地聲探測器應用於土石流預警」,國立台灣大學土木學系研究所碩士論文。 5.黃清哲等(2004),「以地聲檢知器探測土石流發生之研究第一年期末報告」,九三年度科技計畫。 6.陳育翔(2004),「利用地聲探測器探討土石流地聲之特性」,國立成功大學碩士論文。 7.黃登賢,(2004),「三維點源地聲傳遞的理論解析與初步實驗」,國立台灣大學土木學系研究所碩士論文。 8. 張婉真,2005,地聲檢知器複式探測之研究,國立台灣大學土木學系研究所碩士論文。 9. 林齊禹,(2006),利用能量積分變化法分析土石流運動之特性,國立台灣大學土木學系研究所碩士論文。 | |
dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/28417 | - |
dc.description.abstract | 由於臺灣地質不佳,每逢豪雨,土石流災害頻傳,所以有關土石流的研究,在台灣非常重要。當土石流在流動時,石塊與地表間的互相撞擊和磨擦,會產生能量的傳遞行為,而此一波傳現象稱為”地聲”,而我們藉由地聲探測器來瞭解此一現象。
首先藉由室內砂箱撞擊實驗來瞭解土石流在運動時土石撞擊地表所產生的波傳現象,並施做乾砂與飽和濕砂共36組,觀察乾砂與飽和濕砂的總能量與距離撞擊點的直線距離的關係,以及觀察乾砂與飽和濕砂的撞擊訊號時域與頻率域的差異和相同之處。根據實驗初步分析的結果,實驗中所接收到的撞擊訊號利用FFT轉換後其頻率範圍主要分布在0~250Hz之間,而且對於室內砂箱的實驗而言,雜訊的主要頻率範圍並不會造成影響,而在藉由principle of soil dynamics (Das) 中的公式,推求得飽和濕砂撞擊實驗的總能量遞減行為接近一彈性半無窮域的表面受到一短暫脈衝力作用(點源)時能量遞減的行為,但是對於本文所施做的室內砂箱實驗而言由於誤差還是相當大,所以只可以視為定性分析,瞭解總能量對距離的遞減行為。 由於實驗數據分析所用的公式尚未能夠有效的描述重物撞擊能量在實驗材料中傳遞的現象,所以再來以應力波傳遞的理論為基礎,並考量能量在地層中的衰減,將黃登賢(2004),張婉真(2005)推導出彈性阻尼波動方程式來應用到土石流所造成的波傳理論,藉由Grave(1996)運用在模擬3維地震波傳的數值方法”Staggered-grid Finite differences”來求解彈性阻尼波動方程式,並利用2維Lamb問題的解析解配合數值的convolution來做數值模式的驗證。 最後將所撰寫的數值模式應用到室內撞擊實驗,利用定性分析的結果,將數值求解的總能量與實驗的總能量利用最小平方法做統計分析,推求得線性阻尼。 | zh_TW |
dc.description.abstract | This research is to understand the phenomenon which is caused by the collision between debris flow and riverbed , and to calibrate the linear damping coefficient from 3D numerical simulation .
First , we conducts experiments to simulate the collision between a heavy stuff and dry sands or fully saturated sands . Then , we use FFT to analysis the signals from the experiments.The characteristic frequencies are found to be between 0~250Hz , and the horizontal signals are bigger the vertical signals which implies some difference between horizontal and vertical distribution of sands. The qualitative analysis show us that the behavior of the energy decaying in the fully saturated sands approaches the behavior of the energy decaying by the point source applied on the semi-infinite space soil. Second , we use linear elastic damped wave equation and finite difference method from the paper written by Grave(1996) to construct a 3D numerical model and to calibrate the linear damping coefficient. Then we get the linear damping coefficient about 4×105kg/m3s . | en |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-13T00:07:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-96-R94521301-1.pdf: 3433373 bytes, checksum: feae2141becd7b49f924c64c82646990 (MD5) Previous issue date: 2007 | en |
dc.description.tableofcontents | 目 錄
第一章 緒論……………………………………………………………1 1.1 前言……………………………………………………………1 1.2 文獻回顧…………………………………………………………2 1.2.1 土石流國外研究………………………………………………2 1.2.2 土石流國內研究………………………………………………2 1.2.3 波傳理論國外研究……………………………………………4 1.2.4 波傳理論國內研究……………………………………………4 1.3 研究目的………………………………………………………… 5 第二章 室內實驗……………………………………………………6 2.1實驗設備及佈置與步驟……………………………………………6 2.2 實驗結果…………………………………………………………17 2.3實驗分析………………………………………………………24 第三章 基本理論…………………………………………………28 3.1 彈性阻尼波傳方程式之理論…………………………………… 28 3.1.1 理論介紹…………………………………………… 28 3.2 問題求解…………………………………………………… 34 3.2.0 問題敘述…………………………………………………… 34 3.2.1 控制方程式與邊界條件與初始條件………………………… 34 3.3 數值求解………………………………………………… 36 3.3.1 數值方法介紹………………………………………………… 36 3.3.2 數值模式驗證………………………………………………… 41 第四章數值模式與實驗結果比較………………………………………45 4.0 彈性阻尼波傳方程式………………………….………………… 45 4.1 參數選定…………………………………………………… 45 4.1.1 材料參數選定……………………………………………… 45 4.1.2 實驗數據選定……………………………………………… 46 4.1.3 受力點的擺放與力的形態………………………………… 46 4.1.4 網格大小……………………………………………… 49 4.1.5 特徵尺度……………………………………………… 49 4.3 數值結果與討論………………………………………… 50 第五章 結論與建議……………………………………………… 56 5.1 結論………………………………………………………… 56 5.2 建議………………………………………………………… 57 附錄A 二維Lamb一軸向對稱的點源問題…………………………… 58 附錄 B 對於訊號持續上下振動的推測…………………………… 60 附錄C 對於所使用的FFT程式的測試…………………………… 62 參 考 文 獻………………………………………………………… 128 圖 目 錄 圖2.1 實驗砂箱………………………………………………… 6 圖2.2 地聲探測器…………………………………………………6 圖 2.3 地聲探測器的反應曲線………………………………… 7 圖2.4 角鋼架、支撐架、滑輪…………………………………8 圖2.5 實驗所用礫石………………………………………… 9 圖2.6 粒徑分布曲線………………………………………… 9 圖2.7 訊號擷取介面卡……………………………………… 10 圖2.8 實驗用重物…………………………………………… 10 圖2.9 砂箱內座標定義……………………………………… 11 圖2.9 地聲探測器埋設位置圖……………………………… 11 圖2.10 第一部分地聲埋設位置圖…………………………… 12 圖2.11 第二部分地聲埋設位置圖…………………………… 13 圖2.12 撞擊點座標示意圖…………………………………… 14 圖2.13 [乾砂]實驗訊號與雜訊(頻率域)………………………… 17 圖2.14 [濕砂]實驗訊號與雜訊(頻率域)………………………… 18 圖 2.15高速攝影機拍攝鐵球撞擊砂面過程…………………… 21 圖 2.16a [乾砂]實驗訊號 (時間域)………………………… 22 圖 2.16b [濕砂]實驗訊號 (時間域)…………………………… 23 圖 2.17a [乾砂]實驗訊號 (時間域)…………………………… 81 圖 2.17b [濕砂]實驗訊號 (時間域)…………………………… 83 圖 2.18 [乾砂]實驗訊號 (時間域)…………………………… 86 圖 2.19 [濕砂]實驗訊號 (時間域)…………………………… 107 圖 2.20 撞擊點在中央的圖……………………………………… 20 圖 3.1空間中速度與應力在格網上的位置……………………… 40 圖 3.2 F(t)的時域圖、頻域圖……………………………………… 42 圖 3.3解析解與數值解及誤差(660m)……………………………… 42 圖 3.4 解析解與數值解及誤差(1470m)…………………………… 43 圖 4.1實驗訊號時域圖…………………………………………… 47 圖4.2水平x軸的訊號………………………………………… 48 圖 4.3 Gaussian impulse…………………………………………49 圖 4.4 迴歸分析圖……………………………………………… 52 圖 4.5 數值圖與實驗圖(時間域)………………………………… 52 表 目 錄 表2.1 第一部分地聲探測器埋設位置……………………11 表2.2 第二部分地聲探測器埋設位置……………………12 表2.3 乾砂與濕砂的撞擊點座標…………………………14 表2.4 [乾砂與濕砂]撞擊點與地聲探測器距離…………………63 表2.5 [乾砂與濕砂]幾何阻尼與材料阻尼……………………27 表3.1材料參數………………………………………………30 表4.1分區的總能量………………………………………………47 表4.2數據組別 ………………………………………………51 | |
dc.language.iso | zh-TW | |
dc.title | 由三維聲波數值解反推線性阻尼係數 | zh_TW |
dc.title | Linear Damping Coefficient Calibrated from 3D Numerical Simulation | en |
dc.type | Thesis | |
dc.date.schoolyear | 95-2 | |
dc.description.degree | 碩士 | |
dc.contributor.oralexamcommittee | 黃良雄,周憲德,詹錢登 | |
dc.subject.keyword | 地聲,土石流,有限差分,線彈性阻尼波動方程式, | zh_TW |
dc.subject.keyword | geophone,debris flow,finite difference,linear elastic damped wave equation, | en |
dc.relation.page | 136 | |
dc.rights.note | 有償授權 | |
dc.date.accepted | 2007-07-30 | |
dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
dc.contributor.author-dept | 土木工程學研究所 | zh_TW |
顯示於系所單位: | 土木工程學系 |
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