岩石剪切断裂面接触算法的开发与应用

为了克服现有数值计算方法在计算复杂断裂面接触滑移过程中效率低的问题,本文通过吸收边界元的建模思想,提出了新的数值计算方法。在该算法中,所有网格均位于岩块的边界,利用显示差分方法计算得到岩块之间的相互作用力以及岩块的位移量。利用“小球在抛物面上滑移”、“哑铃在不同倾角的斜面上”两个模拟实验对本文的算法进行验证,同时利用本文算法与有限元算法对直剪实验进行模拟。结果表明：（1）本文算法能够准确描述物体之间的相互接触,准确计算得到接触块体之间的法向位移。（2）本文算法能够准确判断出接触物体的“滑移状态”和“稳定状态”,摩擦力的数值计算结果与解析解的误差小于10~(-10)。（3）在计算断裂面接触和剪应力变化规律时,本文算法与有限元算法的计算结果一致,但本文计算方法的效率显著提高。     

岩石剪切断裂面接触算法的开发与应用

为了克服现有数值计算方法在计算复杂断裂面接触滑移过程中效率低的问题，通过吸收边界元的建模思想，提出了新的数值计算方法。在该算法中，所有网格均位于岩块的边界，利用显示差分方法计算得到岩块之间的相互作用力以及岩块的位移量。利用“小球在抛物面上滑移”、“哑铃在不同倾角的斜面上”两个模拟试验对文中的算法进行验证，同时利用文中算法与有限元算法对直剪试验进行模拟。结果表明：算法能够准确描述物体之间的相互接触，准确计算得到接触块体之间的法向位移。算法能够准确判断出接触物体的“滑移状态”和“稳定状态”，摩擦力的数值计算结果与解析解的误差小于10?10。在计算断裂面接触和剪应力变化规律时，算法与有限元算法的计算结果一致，但文中计算方法的效率显著提高。     

一种新的滑坡稳定性计算软件的结构设计

“滑坡稳定性计算”系笔者自主开发的“地质测量计算机数据处理及辅助成图系统”软件中的一个功能模块,通过笔者等承担的项目不断实践和完善,目前集成适用于岩、土质滑坡稳定性计算的瑞典(Fellenius)法、传递系数法、比肖普(Bishop)法、詹布(Janbu)法、二维块体极限平衡法等多种算法和C、φ值反演计算,几种算法原始数据可相互导入验算或研究,软件界面简单直观,有计算过程,可作为图片直接插入成果中。本文系统地介绍“滑坡稳定性计算”功能模块的架构、设计思路和应用实例。     

基于MapInfo的地质变量自动化选择与赋值

在GIS中实现地质变量选择与赋值的自动化可以显著提高GIS矿产预测工作的效率 ,同时也为实现GIS矿产预测全程自动化提供了技术前提。不同软件平台所提供的“二次开发”环境不尽相同 ,考虑软件平台的实用性、软件价格高低及其二次开发环境的好坏等因素 ,选择MapInfo作为基础平台 ,研究了在该平台内自动选择地质变量并对其赋值的计算机算法 ,用平台的“二次开发”语言MapBasic编制了算法的计算机程序。     

岩石地球化学图解信息分析辅助系统的研究与开发

在岩石地球化学理论的框架下,用该领域专家在实际工作中的思维方法来描述岩石地球化学数据处理与分析的固有流程,以岩石地球化学参数和图解为应用研究对象,利用岩石地球化学与计算机软件技术交叉的研究方法,概括岩石地球化学数据的特征及其处理方法。通过对双变量图解、三变量图解特征的分析,将数据计算分为主量和微量元素相关参数计算、主量和微量元素标准矿物计算、同位素相关计算,设计合理、有效的算法,实现岩石地球化学图解的数据管理、分类、参数选择与计算、表达式识别、绘制、坐标转换、投点等图解成图全过程的自动化。     

“m”算法的软件设计

利用数据库和OOP技术，在Windows平台下用Visual C＋＋语言实现了岩土工程结构设计中的“m”算法，取代手工计算，减小了深基坑支护结构设计中的误差，拓宽了“m”算法在土体工程中的应用，并将网络设计思想添加到“m”算法中，使计算参数，结果可以远程调用远程传送，增强了“m”算法的网络功能。     

在有序表中搜索插值点

通过实验介绍了在插值算法中如何快速有效地搜索插值节点,以减少计算量和误差,使构造的函数逼近“真实”函数。     

构造趋势法计算剥蚀量的计算机实现

剥蚀量的计算是盆地非连续沉降沉积模拟过程中一个非常重要的问题,通过量化模式分析,将构造趋势法计算剥蚀量在计算机上得以实现,并在实际应用中取得较好效果。     

单纯形—模拟退火混合算法反求水文地质参数及其并行求解

本文利用单纯形法局部搜索速度快和模拟退火算法全局寻优的特点,同时为了克服各自算法的弊病,提出采用单纯形—模拟退火混合算法(SMSA)进行水文地质逆问题的求解。论文详细描述了SMSA算法的具体操作算子的实现,并将该算法应用于一个大型水源地的地下水模拟反演。计算结果表明,SMSA算法在水文地质参数反演计算具有求解速度快,精度高的特点,而且易于实现并行运算。     

基于GPU的地形可视化加速算法研究

地形可视化是利用数字高程模型DEM,采用计算机图形学和图像处理技术进行三维地形模拟显示。该技术在深部矿产预测、矿产资源评价、虚拟现实、娱乐游戏、飞行模拟等诸多领域有着广泛的应用。随着数据量的增大,三维地形可视化的实时、流畅视觉效果受到当前的计算机硬件技术水平限制。针对这一问题,本文运用ROAM算法进行地形建模,利用GPU高速并行运算性能加速地形可视化建模速度,加速模型显示效果。实验对比表明:当计算量比较小时,加速效果不显著;随着计算量的增大,计算效果越来越明显;当计算量达到一定值时,加速效果达到一个稳定的加速趋势。研究结果为地形可视化及矿产资源评价等类似工作提供了原创性可视化技术支撑。     

PC—1500袖珍计算机在X射线荧光光谱分析上的应用—比例常数法测定稀土元素程序

X射线荧光光谱分析中用比例常数法测定单个稀土元素,计算是很麻烦的,为了提高分析速度,没有带计算机的仪器必须配用计算机来解决这一矛盾。我们曾编制过“用通用计算机计算X射线荧光光谱分析单个稀土(钍)元素的程序,也编过用美国HP—33E型电子计算器来计算稀土分量的程序,但由于前者使用不太方便,后者计算器容量小,计算比较繁琐,因此现在改用日本PC—1500袖珍计算机来计算。它的使用在某些场合可与     

非线性电路多频输入稳态响应的数值计算技术

一九八七年七月三十日出版的英刊《电子通讯》第二十三卷十六期(ElectronicsLetters 30 the luly 1987 vol.23 No.16)刊登了 C·卡马乔·佩纳斯(C·Camaho—Penalosa,西班牙人)题为“非线性电路多频输入稳态响应的数值计算技术”的研究论文。文章介绍了一个高效率的确定非线性电路多频(Multitone)输入稳态响应的谐波平衡(harmonic-balance)技术。它的特点是在用牛顿一拉夫逊(Newton-Rapnson)算法计算雅可此(Jacobian)矩阵时,能大大缩短程序执行的计算机时。这个技术的中心是计算     

汉克尔自适应算法在电磁计算中的应用

对于地球物理电磁计算中常出现的贝塞尔函数积分,对比几种高精度的快速汉克尔长滤波系数的精度,选择出一种对于一般情况都表现较好的汉克尔滤波系数,在其基础上,进行一个自适应的截断,来计算相关核函数的积分问题。这样既能保证计算的精度,又能节省计算时间。通过计算实例表明,该算法在保证精度的前提下,相比汉克尔滤波直接计算方法,能够节省大量的时间,尤其对于积分核函数相对复杂的情况,节省时间量尤其显著。在地球物理数据计算量越来越繁琐的今天,该算法对节省计算机资源,具有可行性和实用性。     

基于GPU的并行条件模拟算法及其在储量估算中的应用

条件模拟是一种计算非常耗时的高精度三维插值算法。针对串行条件模拟算法计算时间过长的问题,提出基于GPU的并行条件模拟算法,并进行储量估算。对条件模拟算法进行并行分析,利用GPU的高度并行性,构建CUDA通用计算开发环境,实现串行条件模拟算法到并行条件模拟算法的转换,使条件模拟算法的时间复杂度从O(n)降至O(logn)。并对西藏甲玛铜矿进行了储量估算。实验结果表明,在安装普通NVIDIA显卡的计算机以及估算精度不下降的情况下,GPU并行条件模拟的计算效率比CPU串行条件模拟的计算效率提高了60倍以上。     

摆线型大位移井剖面设计的数值计算

摆线型大位移井轨道由“直井段—圆弧井段—摆线井段—稳斜井段”构成,与其他类型的大位移井轨道相比,摆线型大位移井具有最小的或很小的摩阻和摩阻力矩。摆线型大位移井轨道设计问题归结为求解一个二元方程组,当未知设计参数为摆线井段初始井斜角或稳斜井段井斜角时,该方程组为非线性方程组,没有解析解。通过数学变换和化简,得到了等价的三角函数方程,根据区间搜索和二分法提出了求该三角函数方程近似解的数值迭代算法。算例表明,该算法具有很好的迭代稳定性,计算精度高、速度快。新算法可用于大位移井轨道设计的计算机软件开发,对于提高软件的适用性和稳定性具有较大的帮助。     

基于CUDA的GPU并行优化重力三维反演

笔者介绍了一种在PGI Fortran平台上开发的重力三维GPU并行反演算法。该方法采用重加权正则化共轭梯度算法(Re-Weight Regularized Conjugate Gradient),可以在具有NVIDIA显卡的个人计算机上使用CUDA进行并行计算,无需借助工作站即可实现几十至上百倍的计算加速,提供稳定可信的反演结果。并对可视化操作系统进行了优化,实现了在高端计算机系统上亿网格点的反演计算,同时在中、低端计算机也可以实现加速。模型计算结果表明,该算法是一种高效且可靠的重力三维反演并行方法。     

岩土工程百万以上自由度有限元并行计算

讨论了大规模有限元并行计算需要解决的并行策略、大量数据的分布存储、方程组迭代求解和程序实现等问题。采用区域分解的“分而治之”的并行策略实现有限元并行。结合区域分解并行策略，将每个子区域的数据信息存储在相应的各个计算机上，实现存储局部化，大大减少并行计算中的通讯量，同时可以实现大规模计算。采用Schur补和共轭梯度法来实现方程组的并行求解，解决岩土有限元病态方程组的求解。采用面向对象的编程技术开发了并行有限元程序。对两个大规模算例进行了并行计算，得到了较好的结果。     

麦夸特算法在X射线衍射物相定量分析中的应用

常规的X射线衍射物相定量分析方法有各自的优点,但这些方法往往也存在一些不足.在实际应用中迫切需要一种简便、高效的普适性多物相无标样定量分析方法.选择麦夸特算法、粒子群算法、遗传算法、差分进化算法这4种迭代搜索领域的经典算法构建了基于非线性模型参数估计方法的4模冗余系统,以19个配制的4相样品中各相“前三强线”的积分强度之和作为计算的原始数据,通过Matlab软件进行了含量计算.理论分析及试验结果表明,运用麦夸特算法进行定量分析具有更小的计算复杂度、更快的收敛速度及更好的全局搜索能力,各相含量的计算值与配比值的绝对误差在5%以内的约占总计算量的83%.为了验证该算法,计算了昭苏黄土剖面82个混合样品及青海湖二郎剑钻孔359个混合样品中刚玉的含量,刚玉含量的配比值与计算值的相关性分别达到0.83和0.63,刚玉含量的误差超过5%的分别占总计算量的4.88%和9.75%.基于麦夸特算法的定量分析方法在批量化处理多物相定量中具有效率高、可操作性强、准确度高等优点.      

实信号快速傅立叶变换在地震信号处理中的应用

地震信号的数据量非常大,如果简单利用复序列快速傅立叶变换算法对地震信号进行处理,将会成倍增加数据量,增加计算量,因此针对地震信号这一实数序列,讨论实信号的快速傅立叶变换 。文章提出了3种实序列的快速傅立叶变换算法,对运算量的减少进行了定量的分析,并对实际地震数据进行了计算,从分析及计算结果可以看出,这3种方法可以明显减少运算量,同时节省了计算机的存储空间。     

供水工程

咸水灌溉次数的计算公式咸水灌溉次数是根据“降雨淋洗值”确定的。用以下公式计算:L=sum from i=1 to n (M_iq_i C_o C_H) (1)C_H=C_o C_s (2)式中:L——降雨淋洗值,kg/亩;M_i——灌溉水含盐碱量,