波动方程有限元离散中的变量匹配

本文提出了一类修正的Hamilton原理,并在此基础上,推导了波动力程数值求解中时域内的有限元离散格式,进而从时间和空间离散方法相统一的角度,讨论了直接积分方法中时间步长的选取问题。在分析了误差匹配关系之后,文中给出了有限元网格划分和时间步长选取应遵循的一般准则,并从新的意义上对中心差分法进行了讨论。     

一致边界的精度和离散化准则

本文推导出一致边界特征值与特征向量的显式解析表达式,从而进一步证明:一致边界并不是绝对精确的人工边界,它只能在一定的条件下方能给出满意的结果。文中在一维情形下证明了一致边界离散体系的最大特征频率在数学上等价于该体系的波动截止频率,从而从物理意义出发推导出一致边界的离散化准则,为一致边界的应用提供了理论指导。     

离散介质中地震波传播的数值模拟

伪谱法应用付里叶变换和有限差分求解波动方程，本利用伪谱法模拟了三维离散介质中地震波的传播。结果表明：(1)该方法的计算精度高；(2)即使在均匀、各向同性的离散介质中，地震波的传播也表现出方位各向异性的特点。     

有限元离散模型中的出平面运动形式

波动在有限元离散模型中传播时,会出现许多不同于连续介质中波动的现象.本文引用经典物理学中晶格动力学的分析方法,由有限元离散形式的出平面波动方程得到频散关系,在此基础上,讨论了集中质量有限元模型中各种可能的出平面运动形式,并分析了考虑时域离散化影响下各种形式可能存在的频率范围.     

基于波动能量传播考虑的边界离散误差分析

能量的传播是弹性波的一个重要特征。据此,本文从最基本的平面谐波入手,研究边界离散对波动能量传播误差的影响,推导了平面谐波及稳态和瞬态波场在具有不均匀离散网格的整个边界上的离散误差与局部离散误差的关系,并估计了误差上限。通过计算分析可以看出,二次边界单元明显地优于线性边界单元,二维与三维情形的边界离散误差上限是相同的。     

基于离散Gabor变换的磁暴识别

以地磁秒数据为研究对象,通过离散Gabor变换将时域的地磁数据转换至二维时频面,提取Gabor变换谱图的均值和方差作为特征值,使用支持向量机实现地磁正常数据与磁暴干扰数据的自动分类识别。对5个地磁台的200组地磁秒数据进行计算分析,结果表明该方法对测试样本数据的识别率可达94%。     

基于离散时间反馈的闭环MEMS加速度计研究

MEMS加速度计的噪声和线性指标是地震监测应用领域的关键问题,采用闭环力反馈是提高这些性能的有效途径。然而,由于对质量块不需要额外的电极来施加电静力,并且其残余位移会给闭环传递函数带来显著的非线性,从而影响该方法的有效性。因此,本文提出一种基于离散时间反馈的闭环MEMS加速度计,分时完成电容变化检测及静电力反馈,最大程度的减小了反馈信号对检测信号的馈通及耦合。利用开关电容电路中的相关双采样电路噪声消除技术,及电路参数噪声优化,可实现噪声谱密度小于0.5μg/Hz^1/2的微加速度计。     

连续傍轴近似公式及其多种离散形式

基于单向波动法向透射的一般运动学模型和局部多项式插值函数,推导建立了连续形和2阶离散形法向透射傍轴近似公式。指出连续形傍轴近似公式具有多种离散形式,本文给出的标准形式、已有的多次透射公式和平面波多项式外推公式都是连续形傍轴近似公式的不同离散形式,因此具有基本相当的精度、稳定性和计算效率以及相同的普适性和局限性。     

顺层页岩边坡稳定性离散元分析

以承张高速某顺层页岩边坡工程为依托,首先采用单轴压缩模拟实验与宏观力学参数值对比的方法确定出边坡各岩土层的细观参数。进而建立其离散元模型,分析其稳定状态,并对其失稳过程进行研究。结果表明:边坡中的全风化页岩层向下滑动,并在坡脚堆积;强风化页岩层和中风化页岩层未发生滑动,滑动面为全风化页岩层与强风化页岩层的交界面。模型中出现的裂纹主要以压裂纹为主,且主要分布在全风化层,而其他两层未产生裂纹。离散元模拟结果与赤平投影法分析结果一致。该模拟结果对工程的设计、施工具有指导意义。     

基于离散模型的干热岩裂缝渗透率研究

裂缝渗流是进行干热岩储层渗流分析的关键因素,微地震监测做为干热岩开采的主要技术之一,可以对裂缝渗透率进行求解分析.本文探讨了一种基于离散模型的干热岩裂缝渗透率计算方法：首先利用矩张量反演法进行震源机制解,用以获取微地震事件的破裂机制与破裂面的几何参数(包括裂缝的产状、裂缝尺度与裂缝开度等).在震源机制解的基础上,进行基于微地震事件的离散裂缝网络建模,进而根据每个单元格中的裂缝模型数量、裂缝方向和大小计算出离散模型下的渗透率张量,以达到分析储层渗透率的目的.在本文最后,选取了某干热岩的微地震监测数据对该方法进行实际应用.实例结果表明,该方法可有效分析储层裂缝网络的渗流变化规律,对合理制定干热岩开发方案具有一定指导意义.     

遗传算法在离散变量结构优化中的应用及其改进方案综述

简要介绍了遗传算法的基本原理，以及使用遗传算法进行离散变量结构优化的过程。针对传统的遗传算法在优化过程中的不足之处，介绍了几种改进方案，分别应用于遗传算法的编码、搜索、目标函数的生成等各个环节，以提高整个算法的执行效率。     

震级离散下的震级频度关系

运用最大熵原理,研究震级离散条件下震级频度关系,得到震级离散条件下震级概率分布函数,结果表明:(1)震级大于等于某一震级的地震次数应通过离散求和的方式得到,而不应通过积分的方式得到;(2) 震级上限取为∞的情况下,古登堡意义和里克特意义两种震级频度关系式的b值相等;震级上限有限的情况下,里克特意义震级频度关系式可能不是直线.     

液化场地地震反应的离散元数值模拟

采用一个描述饱和砂土中固相颗粒和液相流体耦合的离散元数值模型,固相颗粒采用离散元的颗粒流理论(PFC)模拟,液相流体通过求解平均Navier-Stokes方程的计算流体动力学(CFD)技术计算.采用上述模犁数值模拟了在地震荷载作用液化场地的加速度、剪应力、剪应变时程以及超孔隙水压力和土层表面位移的发展过程.数值模拟结果...     

瑞利阻尼介质有限元离散模型动力分析的数值稳定性

本文针对几种有一般阻尼的动力系数数值积分的显式方法，讨论了阻尼对稳定性的影响，并建议了瑞利阻尼介质有限元离散模型中动力分析数值稳定性的实用稳定判别方法。     

高孔隙岩石变形的离散单元模型

实验和野外观测表明颗粒破碎显著影响高孔隙岩石的变形特征.为建立高孔隙岩石变形的数值模型,我们以弹性理论为基础并根据问题的特征进行合理简化,给出了一种颗粒破碎机制,并根据此颗粒破碎条件改进传统的离散单元模型.利用改进的离散单元模型,研究了不同压力条件下高孔隙岩石变形的宏观和微观特征.数值模拟结果表明考虑颗粒破碎的模型能重现高孔隙岩石在不同围压下变形的应力-应变关系、声发射特征、应变局部化和剪切增强压缩等特征.我们还发现,与野外观测结果一致,在高孔隙岩石脆性阶段剪切带内部及附近伴有显著的颗粒破碎.     

离散单元法在框架结构地震反应分析中的应用

将离散单元法应用于框架结构的地震反应分析,并建立了框架结构的离散单元计算模型。在数值求解过程中,本文采用同步动态松弛法确立与求解结构单元平衡关系,避免了动态松弛法由于路径相关性所造成的误差。本文编制了框架结构地震反应时程分析程序,并以一实际结构为例,进行了时程分析。算例表明,本文所提出的方法简单、有效,为工程结构地震反应分析提供了新的思路与方法。     

主动底辟盐构造的二维离散元模拟

盐岩底辟构造是一类与油气藏关系极为密切的构造类型,是当前国外构造地质研究和油气勘探的热点.目前盐岩底辟构造的研究仍处于描述性阶段,对盐及其相关构造动力学演化的研究还很薄弱.对于油气而言,盐岩底辟构造既提供了油气运移的驱动力和运移通道,又可以产生丰富的圈闭.离散元模拟是构造地质地球物理研究中一种新的动力学模拟方法,作者通过构建离散元模型,模拟了主动底辟盐构造断裂系统的演化过程,结果表明,该断裂系统的发育主要经历了对称变形、不对称变形、整体破裂三个阶段.研究结果揭示了盐岩底辟构造的动力学演化过程,有利于提高对盐岩底辟构造相关油气藏的勘探和预测.