带断层地震数据的Delaunay三角剖分算法

数据网格化是三维地质建模的常用方法。断层是普遍的地质现象,带断层的海量数据三角剖分在建模中较为复杂。提出了一种简单的可以解决带断层地震数据Delaunay三角剖分的有效算法。该算法首先对数据边界进行初始Delaunay三角剖分,然后将其变尺度加密,生成较均匀三角网,最后将断层边界强行嵌入三角网,实现了三角网格化。     

二维CSAMT三角剖分人机交互解释程序的实现

二维ＣＳＡＭＴ人机交互解释程序,以往都是针对规则模型（如矩形）来实现的。本文主要介绍二维ＣＳＡＭＴ三角剖分的人机交互解释程序的实现过程：程序实现的软硬件环境、总体设计框图、运算使用的参数以及程序运行操作方法。     

基于区域Delaunay自动剖分的含水层参数反演

针对地下水有限元数值模拟中区域三角网格剖分复杂难以处理的情况,提出适合其特点的Delaunay三角网格自动剖分方法,并对含有多个参数分区的含水层进行网格剖分,最后利用遗传算法和有限元程序相耦合来反演含水层水文地质参数。结果表明此方法可大大简化地下水数值模拟的前处理工作,并能提高有限元网格剖分的有效性和准确性,从而得到令人满意的数值模拟结果。     

三维地震建模与可视化

在地震模型与正演中利用已知资料或虚拟建立复杂的二维和三维地震模型, 对进行后续地震模拟和面元分析以及合理地设计观测系统等工作是非常重要的, 同时为地震资料处理解释提供了工具, 为反演方法提供了必要的基础.根据地震模型特点对地震模型建立及其在计算机上可视化的一些算法进行了简要阐述, 对能很好地实现三维地震模型可视化的克里格插值、Delaunay三角剖分算法的原理进行了分析研究.在SeisWay1.0“地震模型与正演”模块中根据以上算法所生成的模型数据生成三维地震模型.      

一种改进的Delaunay三角化算法研究

Delaunay三角化在诸多应用领域具有极其广泛用途,也一直是计算机图形图像学和科学计算可视化技术的重要研究内容。针对二维约束Delaunay三角化问题,提出一种快速生成算法。该算法首先建立环形矩形,分环分治平面散乱点;然后依据Delaunay三角形的性质,从外环到内环分治逐步插入新点,一环插入完毕后,整理有效Delaunay三角形;依次循环快速生成二维约束Delaunay三角网格。本算法计算过程简单,计算效率高,程序编写十分容易无需复杂的递归过程,技巧性地解决了二维约束Delaunay三角化问题。实例证明,该算法具有较好的应用效果。     

岩体结构三维无缝建模与四面体优化剖分

复杂地质特征给数值模拟的建模工作带来很大困难,针对该问题,提出并实现了岩体结构三维无缝建模方法。将直接法拓展到四面体网格剖分中,实现了基于岩体结构无缝模型的四面体优化剖分方法,从而为数值模拟提供既符合地质实际,又有较高网格质量的计算模型。利用该方法建立了某拱坝坝肩岩体三维地质模型,并进行四面体优化剖分。     

三角网格模型剖分方法的研究与应用

数值波场正演在地震学和勘探地球物理学领域正得到越来越广泛的应用,用一个好的方法来建立一个复杂的地质模型则显得尤为关键。三角网格模型相对于层状模型和矩形网格模型在反映地质界面形态、三角网格剖分个数调节及射线追踪速度等方面具有明显优势。利用三角网格剖分的建模方法,在VC2008编程环境下实现了复杂地质模型的描述。通过对复杂模型的建模测试,表明采用三角网格剖分方法,可解决以下模型难题：①对复杂模型界面的描述;②对复杂逆断层的描述;③对封闭块体的描述;④对模型弹性参数进行描述。     

二维CSAMT三角部分人机交互解释程序的实现

二维ＣＳＡＭＴ人机交互解释程序，以往都是针对规则模型来实现的。本文主要介绍二维ＣＳＡＭＴ三角剖分的人机交互解释程序的实现过程；程序实现的软硬件环境，运算使用的参数以及程度运行操作方法。     

一种含约束条件的二维自适应三角剖分新算法

为了对二维复杂地电断面进行三角网格剖分,在已有算法的基础上,提出了一种含约束条件的二维自适应三角剖分新算法,并编制了该算法的通用程序,可对任意含约束条件的二维区域进行自动剖分.通过引入节点剖分尺度函数,算法允许在指定位置设置网格剖分尺寸,自动生成渐变网格.实际算例表明,形态因子大于0.9的网格占95%以上,能很好地对带地形、含断层或地质体等二维复杂地电断面进行有限元三角网格剖分.     

三维地层的三棱柱剖分与土方计算

三维地层剖分算法是实现地层三维可视化与土方计算的重要基础。采用三棱柱体建模方法构造三维地层,分析任意平面切割三棱柱的不同情形,得出了针对三棱柱地层的剖分算法;提出了以切割面为分界面,将单个三棱柱剖分成多个小三棱柱的三角投影分割法--将三棱柱顶面、底面及切割截面按一定规则进行合理三角化划分,使划分后三角形在水平面上的投影相重合;将该3层三角形组合成以切割面为分界面的2层小三棱柱,从而完成剖分。土方计算中首先给出开挖体的边界控制方程,根据该控制方程所限定的内边界得到开挖区域,结合上述剖分算法,对该区域内所有小三棱柱体积求和,得到开挖土方量。将以上算法应用到广东省某重大水利工程中,实现了基坑模拟开挖及其土方计算。     

三维有限元位移场插值问题的研究和应用

对三维有限元位移场的插值问题进行了研究,提出基于Delaunay三角剖分的二次细分网格法。该法首先建立2个模型--整体模型和局部二次细分模型,对整体模型进行有限元计算和反分析得到初始地应力场和位移场;然后,基于Delaunay三角剖分,对整体模型的三维有限元位移场进行插值,插值结果作为局部模型的边界位移,局部二次细分模型再在此基础上进行有限元分析。最后,将该方法应用于工程实践,证明能提高计算效率,是切实可行的。     

有限元计算机助三角剖分：介绍一种实用的三角剖分软件CAFEM

依据“鼠标人工给点，ＺＪＰ算法联网”的思路，设计了用于有限元法计算中剖分工作的机助三角单元剖分软件ＣＡＦＥＭ，克服了过去手工剖分费时、费力、出错率高的缺点。     

基于距离和局部Delaunay三角化控制的颗粒离散元模型填充方法研究

根据颗粒离散元Kelvin 接触力计算模型,分析了圆形颗粒体模拟材料力学特性应具备的条件,在此基础上提出了一种新颗粒模型构建方法。该方法首先在复杂模型域内随机生成种子,然后利用相切条件逐步扩展填充整个区域。填充过程中借助局部Delaunay三角化网格控制新颗粒的生成,采用复杂几何体距离控制颗粒与模型边界的相对位置,对靠近模型边界的颗粒进行容忍性优化填充,从而增加模型颗粒与边界的耦合性。同时对模型孔隙进行再填充,保证每个填充颗粒至少与3个颗粒相切,提高了模型内颗粒间的耦合性和模型的密度。最后采用任意多边形控制材料边界,将模型材料的设置简化为判断点是否在多边形内,简化了复杂模型材料属性的设置过程。结果表明：与膨胀颗粒生成法相比,该方法生成模型重叠量小、颗粒间及颗粒-边界相互耦合、填充率高。因此,颗粒黏结力破坏后不会造成飞溢现象,可适用于任意连通域模型的生成,能更好地实现复杂岩土细观介质变形破坏机制的模拟与研究。     

基于煤层底板等高线的逆断层叠覆区全自动三角剖分

含不完全切断的逆断层叠覆区地层界面三角剖分是困扰三维地质建模的一大难题。提出一种针对煤层底板等高线数据的逆断层叠覆区全自动三角剖分方法。该方法以叠覆区外包围环与断煤交线在局部区域内分割叠覆区为主要思想,首先利用上、下盘断煤交线进行等距离外扩在每个叠覆区外围生成一个包围环;借助外包围环将地层界面切割成有若干内洞的母体区域和若干由外包围环包围的逆断层叠覆区;然后延长叠覆区断煤交线两端点连接线并交于外包围环,使得逆断层叠覆区分割为单连通的上、下盘区,对上、下盘区和母体区分别进行常规Delaunay三角剖分后再拼接在一起;最后,移除叠覆区外包围环及所有与其有拓扑关系的三角网格,并在局部范围内重构三角网,最终实现含逆断层叠覆区的地层界面的三角剖分。经过实际数据检验证明,该方法能够实现不完全切断的逆断层叠覆区的全自动三角剖分。     

三维地层网格剖分方法与应用

针对三维地层表示中散乱点的三角化问题,提出了一种新的剖分算法——环形三角剖分算法．该算法首先在散乱点中心构造初始三角形,并将其3条边作为初始环形路径;然后对环形路径上的每条线段,都在其外围寻找与两端点所成夹角最大的点构造新三角形,并将其纳入环形路径,从而使环形路径不断向外围扩展;重复此扩展过程直到所有散乱点都处于路径范围内．对上述剖分中遗漏的小块区域形成的“空洞”,利用简单多边形的三角剖分方法实现三角化．此算法时问复杂性介于O(n)与O(n^2)之间,其效率体现在：只搜索外围散乱点,减少了夹角计算过程;只对已扩展点进行“空洞”判断,节省了处理时间．将此环形三角剖分算法应用于广东省东深供水改造工程的三维地层构造与分析中,取得了,良好的剖分效果和执行效率,对地层的任意剖切和开挖分析均具有良好的支持．     

基于狄洛尼三角网的露天矿区曲面重建研究

随着计算机技术和摄影测量技术的发展,三维矿山广泛应用于露天矿区生产作业。曲面重建是构建三维矿山的关键技术,其结果很大程度上决定了三维模型的优劣。本文提出了一种露天矿区曲面重建方法,基于KD-Tree构建点云拓扑关系,通过双边滤波实现点云下采样和平滑,基于主成分分析法投影点到邻域切平面内,基于Delaney三角剖分构建三角网模型,并结合实例验证了该方法的有效性。     

点源二维有限元法在三电位电极系正演模拟中的应用

利用点源二维有限元法,针对二维地电模型,进行了三电位电极系视电阻率参数及比值参数的计算,对几种二维地电断面三电位电极系的视电阻率及比值参数的异常规律进行了探讨。这些研究结果,为实际勘探中复杂地电断面的异常解释打下了一定的理论基础,在利用比值参数进一步分辨复杂断面的电性异常方面作了有益的尝试。     

散乱离散点数据的三角形网格化快速成图

提出了一种基于三角网格的等值线成图线性插值方法。常规等值线成图都是基于矩形网格进行网格化插值的,三角网格能够更好地逼近地球物理场的形态和散乱离散点数据的边界,得到的等值线图更加光滑。通过搜索边界、三角网格化剖分、线性插值、搜索等值线、Bezier曲线光滑等值线等5个步骤,可以对任意散乱离散点数据进行快速成图。实际数据的成图结果表明:该方法插值效果好,不进行数据外推,得到的等值线图能直接反映散乱离散点数据的空间位置且成图速度快,可大大提高实际工作效率。     

MT二维正演的混合剖分算法及其在线源CSAMT正演计算中的应用

在矩形有限元和三角形有限元方法大地电磁测深（ＭＴ）二维正演计算的基础上，设计了矩形单元粗剖分、程序自动进行三角形单元细剖分的混合剖分算法程序，使得ＭＴ二维模型正演的计算速度大为提高。该方法同时被应用于线电流源变频电磁测深（ＣＳＡＭＴ）ＴＥ极化方式的二维正演计算。文章给出了在不同模型上计算的ＭＴ和线源ＣＳＡＭＴ的响应，分析了计算ＣＳＡＭＴ响应时，计算点离源的距离对视电阻率和相位值计算的影响，比较了ＭＴ和ＣＳＡＭＴ网格剖分的特点，提出了计算ＣＳＡＭＴ响应的改进的边界条件设计     

饱和砂土动静力特性的网格自适应数值模拟

在有限元数值计算平台上,建立了一套基于后验误差评估和Delaunay三角剖分的网格自适应方案,针对饱和砂土静力受压和地震液化的特性进行模拟。验证了超收敛单元片回归（SPR）误差评估中原用于四边形单元的双线性回归函数在用于三角形单元网格时的适用性和可靠性;在饱和砂土动、静力算例中,网格自适应计算获得的变形、应变、超孔压比等的变化规律与常规有限元结果趋势一致。随着网格的再生成,参考点的位移和全域的平均相对误差逼近精确值。对于初始网格,讨论了合理的自适应程度并应用于地震液化的自适应数值模拟中,也对Delaunay三角剖分实施了一些改进。最终证明该自适应方案在提高计算效率的同时,亦可以保证计算所需的精准度。