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龙图腾网获悉中国科学院武汉岩土力学研究所申请的专利一种任意起伏地层的振动效应计算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121683296B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202610190835.0，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权一种任意起伏地层的振动效应计算方法是由胡哲文;李晓锋;李海波设计研发完成，并于2026-02-10向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种任意起伏地层的振动效应计算方法在说明书摘要公布了：一种任意起伏地层的振动效应计算方法，属于复杂场地下波动传播分析领域。其主要原理是，基于波场分离原理，将非规则起伏场地的自由波场分解为规则场地w的已知自由波场和待求的散射波场，复杂波场成分求解的难点转化为内源波散射问题；进而基于隔离体思想，构建地层边界子结构来计算散射波场在任意起伏地层分界区域产生的等效力。本发明能计算振动波入射下任意起伏地层地基的波动场，高精度描述场地波动的非均匀传播特征。

本发明授权一种任意起伏地层的振动效应计算方法在权利要求书中公布了：1.一种任意起伏地层的振动效应计算方法，其特征在于，步骤如下： 步骤1.根据任意起伏地层的几何材料信息，进行非规则起伏场地近场的有限元建模； 对非规则起伏场地近场的有限域采用有限元单元进行离散，获得有限域的模型，根据 空间位置将节点分为四类：非规则地层分界区域的节点为e，邻接非规则地层分界区域边界 的内部节点表示为d，其余内部节点表示为I，人工边界节点为b；节点对应的区域分别记为、、、；将区域中与非规则地层分界区域关联的部分标记为，其余标记为； 与对应的区域分别记为与； 根据波传播原理，将非规则起伏场地的自由波场分解为规则场地w的已知自由波场和待求的散射波场，划分后的两种场相应的场运动表达式如下： 1 式中，上标f表示规则场地w的已知自由波场；p表示附加应力作用下产生的散射波场，表示非规则起伏场地h的自由波场运动，表示规则场地w的已知自由波场运动，表 示散射波场运动； 非规则起伏场地的自由波场中任意一点的总应力场分解为两部分，即 2 式中，表示规则场地w的已知自由波场运动在非规则起伏场地上产生的应力；表示散射波场运动在非规则起伏场地上产生的应力； 在外源波动作用下，非规则起伏场地的自由波场的运动使得有限域的模型中各节点的 等效节点力应为；由式2所示的应力分解形式，等效节点力表示为如下的形式： 3 式中，、、分别表示由应力、、所产生的各节点上的等效节点力； 对于已知的，在有限域各节点上产生的等效节点力由下式求得： 4 式中，为相应区域的动力刚度子矩阵，下角标表示关联的区域；即为区域对区 域的动力刚度子矩阵，反映两区域自由度之间的动力耦合关系；， ，其中，为规则场地w的已知自由波场在节点处的运动，为规则场地w的已知自由 波场运动映射至非规则起伏场地时在节点e处产生的力； 在实际计算中，在有限域之外，增加1层位于无限域中的节点u，仅用于计算；采用 粘弹性人工边界或比例边界有限元计算的边界动力刚度来模拟无限域； 步骤2.剥离出非规则地层分界区域及其的单元和节点信息，生成地层边界子 结构； 在有限域的外边界以内的范围中，非规则起伏场地视为从对应的规则场地中对区域 进行了替换，只有该区域的节点所处的介质分布与规则场地不一致；非规则起伏场地的 有限域的模型中除了区域外的其余节点符合规则场地的自由波场协调条件，其等效节点 力为；式4简化表达为如下形式： 5 结合隔离体思想，将非规则地层分界区域上的有限元单元及其邻接单元构建为一个子 结构，包括区域、、，简称为地层边界子结构；进而，地层边界子结构的有限元刚度阵 即对应式5的系数阵； 步骤3.计算入射波下相应规则场地w的自由波场运动，将映射至地层边界子结 构的节点，获得式5的运动矩阵； 步骤4.进行地层边界子结构的有限元动力计算，由系数阵、运动矩阵、式5计算由散 射波场产生的非规则地层分界区域的等效节点力； 步骤5.建立人工边界模型来模拟远场半无限域，使得内源力激励下在非规则起伏场地近场区域产生的外行散射波能在有限域的外边界处透射吸收，构建非规则起伏场地整体的计算模型； 步骤6.将取为的反向力，作用在区域，计算非规则起伏场地的散射波场运 动为； 由式3求得： 6 如下式所示，将施加到有限域的节点上，利用公式7求得非规则起伏场地的散射 波场运动： 7 其中，为远场对非规则起伏场地近场的动力刚度矩阵，作用在非规则起伏场地近场 有限域的外边界上； 步骤7.将步骤6计算得到的非规则起伏场地的散射波场运动与步骤3计算得到的规 则场地的自由波场运动叠加，得到所述的非规则起伏场地的总场运动。

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