用边界单元法模拟二维地温场的地形影响

地形对地温场产生影响。在地形起伏较大地区，热流的实例值必须校正。本文用边界单元法模拟二维地温场的地形影响。与有限单元法比较，边界单元法具有单元剖分简单、剖分后的地形与实际地形拟合度高的优点。本文的计算结果与解析解、有限单元法的结果符合。     

边界元法计算均匀谐变场中导电导磁体的电磁响应

本文讨论了在均匀谐变场激发下导电导磁体电磁响应的边界单元法计算问题。文中首先建立矢量位的边值问题,然后导出其边界积分方程,最后用边界元法进行求解。本方法的计算结果具有精度高、速度快的优点。     

点源场电阻率法二维地形改正的边界元法

边界元法是一种新的数值计算方法。本文讨论了该法的基本原理。由于边界元法可降低数值模拟的空间维数,因而在地形改正中,边界元法与区域型解法(例如。有限单元法和有限差分法)比较,该法具有基本方程组阶数低、输入数据少、精度高、速度快等优点。本文用解析法验证了角域地形上视电阻率数值解的正确性。实践表明:用边界元法获得的地形改正的视电阻率曲线突出了矿异常;点源场电阻率法2—D地形改正的边界元解法是一种经济有效的方法。     

边界单元法点电源二维地形改正的PC-1500机程序

边界单元法是一种较新的数值模拟方法。目前,在国内外发展较快,在地球物理勘探领域也有日益扩大的势头,理由是明显的。与有限单元法相比,边界单元法具有以下优点:①精度高;②占有计算机内存少,仅需输入二维地形剖分点的坐标就可进行地改;③输入数据准备及操作简单;④可降低数值模拟的空间维数;⑤特別适合于无界域,而很多地球物理正问题都是在无界域中进行。     

水文地质计算中的有限单元和边界单元交连耦合法

 本文提出的有限单元和边界单元交连耦合法(CFEBEM)可作为地下水流场和水文地质参数正反演计算的有效工具。该方法改进了Liggett(1983)的代入耦合法,通过内边界节点组和交连方程,实现有限单元和边界单元的多区耦合。CFEBEM方法发挥了有限单元和边界单元各自的特长,具有单元区划分灵活、方程组装简便和计算精度高等特点,可有效地解决结构复杂含水层及大型密集抽水条件下的流场计算和水文地质参数反演。在太原岩溶地下水资源评价和合理开发研究中的应用,证明了这种方法的有效性。     

有限单元和边界单元交连耦合法在水文地质参数反演中的应用

这里提出一个新的水文地质参数的数值反演方法。这个反演方法是以有限单元和边界单元的交连耦合法(CFEBEM)以及最小二乘法(LSM)为基础构成的。CFEBEM方法同有限单元法(FEM)一样灵活,同边界单元法(BEM)一样精确。应用该反演方法不但可以确定水文地质参数的分布,同时也可获得地下水流场的计算结果。文中还研究了三种反演迭代技术。在太原地下水系统研究中的应用说明这种方法是十分有效的。      

垂直断层附近三维不均匀体点源电场的边界单元法

本文将给出垂直断层附近三维不均匀体电阻率法的数值解，所用方法是边界单元法，但基本解的选择与以往的边界单元法不同。     

基于区域分解法的地下水有限元与边界元耦合模型—淄博市王旺庄水源地地下水数值模拟

区域分解法（DDM）是20世纪90年代兴起的一种求解偏微分方程的新方法，方法本身独到的耦合思想和高效的并行计算机理，对于求解复杂的、大型的地下水问题具有相当的优势和广阔的应用前景。本文以淄博市王旺庄水源地地下水流模型为例，应用重叠型区域分解法（DDM）构造了边界单元法（BEM）与有限单元法（FEM）耦合模型，在两种数值方法各自优点的基础上，更形象地再现了实际水文地质原型，有效地消除了人为边界造成的流场失真。     

基于边界元法的边坡矢量和稳定分析

矢量和法物理力学意义明确,计算简单,且能根据边坡当前的应力分布状态合理地评价其整体稳定性状态。其中边坡的应力状态通常是采用有限元法来求解。由于边界元法具有研究问题降阶、离散化带来的误差值仅产生在边界以及计算量小等优点,在工程中得到了广泛应用;对于平面问题,以源点作为原点,以所积分单元的切向和法向为坐标轴建立局部坐标系,对于线性单元可以得到所有积分的解析解。因此,可以得到计算区域内部任意点的场变量的解析解,这就保证了位于边界附近区域场变量的精度。利用边界元法得到二维边坡体内连续的应力分布状态,使用矢量和法对该边坡进行稳定性分析,并且与基于有限元的矢量和法、极限平衡法进行对比分析。边坡圆弧滑面和折线滑面的计算结果表明,基于边界元法得到的矢量和安全系数和基于有限元的矢量和法、极限平衡法基本一致;边界元法对应的矢量和安全系数对边界单元尺寸不敏感。     

一维问题的等效远置动力人工边界条件

在土-结构动力相互作用分析中,黏性人工边界条件和黏弹性人工边界条件虽具有计算效率和精度较高的优点,但施加边界单元的工作量较大;远置边界虽然具有处理技术简单、精度高等优点,但又存在计算成本高的问题。为克服黏性人工边界和黏弹性人工边界施加边界黏弹性单元工作量大、远置边界计算成本高的缺点,基于波的传播理论和波在介质交界面上的反射、透射原理,通过设置完全透射层并大大降低波在透射层的传播速度的方法,提出了一种等效远置动力人工边界条件并对其进行数值验证分析。研究结果表明,所提出的等效远置动力人工边界条件仅需通过合理选取透射层的参数,即可实现反射波向无限地基传播的模拟,具有精度和效率较好、不需施加边界单元工作量等优点,可应用到土-结构动力相互作用分析当中。     

二维浅水流动的一种普适的高性能格式——有限体积Osher格式

天然水体具有形状复杂的计算区域和水下地形。本文采用无结构的网格以适合这一情况,并能方便地根据工程应用的要求局部地和适应性地加密网格。相应地,对二维水流计算问题采用了有限体积法的数学表示。跨单元边界的法向数值通量通过用Osher格式求解黎曼问题得到。文中给出了适合于二维浅水方程组的有关单元界面和各种物理边界的法向数值通量公式。分析了这一格式所具有的优点,包括:普适性、守恒性、逆风性、单调保持性、高效性、对间断的高分辨率、边界处理和内部格式相容,以及不引入数值边界条件等。最后,通过长江口南支水流计算的实例,阐明其良好性能。     

边界单元法在电法资料解释中的应用

边界单元法应用于地形和地面断面的电位计算，本给出了二维点源场中若干个地形和地电断面模型的三极，联剖ρｓ曲线。应用边界单元法对某金矿０线剖面进行了实际计算和地形改正。     

电法勘探中有覆盖层的点源二维、点源三维边界元法正演

本文提出用二层介质格林函数作为余量加权函数,归化边界积分方程的边界单元法。通过对有水平覆盖层的点源二维、点源三维正演计算表明,本算法明显地优化了以往的边界元法,计算精度高,方程组规模小,节省内存空间,仅在一般微机上即可实现,扩大了边界单元法在电法勘探中的应用范围。     

运用灰色模型模拟有限单元法预报水位的边值条件

本文根据灰色系统理论,通过建立渗流域边界上水位灰色预测模型来模拟有限单元法预报水位的边值条件,从而提高有限单元法预报水位的可靠性。     

新型边界积分方程的无单元解及其应用

目前隧道及大型地下工程往往在裂隙岩体中开挖,而裂隙与地下空间的距离及裂隙的扩展条件,制约着隧道及地下工程的稳定性。应用能考虑孔洞和裂纹问题的新型边界积分方程与无网格加辽金法结合,建立一种新型的边界无单元法。在该方法中基本的未知量是由边界上的面力和边界上位移密度函数构成的复变量边界函数 。文中应用的边界积分公式和Muskhelishvili的积分公式直接相关。将无网格构造方法引入新型的边界积分方程,建立了新型的边界无单元法。应用该方法详细分析了含隧道和裂纹间相互关系等问题,其数值结果与解析结果吻合很好,说明该方法的正确性和可行性。     

金伯利岩体上中梯装置ρ_s异常的性态研究

简要介绍了边界单元法的计算原理,以直立圆柱、圆台、蘑菇状模型模拟不同形态的金伯利岩体,用边界单元法对上述模型的中梯装置ρ_3异常进行了正演计算。着重对正演计算结果进行分析,总结出不同条件下ρ_3曲线的性态特征,所得规律有利于进一步改善中梯装置电阻率法在勘查金伯利岩中的应用效果。     

用边界元法计算矿体充电电场

理论计算研究表明,对于复杂条件下任意形状的充电矿体的充电场的研究,边界单元法是一种经济有效的数值计算方法。本文从位函数满足的点电源位于地下矿体上所建立的稳定电流场的微分方程出发,论述边界单元法数值计算矿体充电电场的方法原理和技术,并给出部分算例。     

用空气单元法求解渗流场的逸出边界问题

依据空气单元模拟排水孔的思路,在渗流场任意可能逸出边界外布置一层渗透性较强的单元,与其他实体单元一起进行渗流计算,可以实现该边界的自动求解。与现行方法相比,不仅省去了逸出边界迭代计算的麻烦,而且避免了由于逸出点定位不准确而可能引起的渗流计算不合理或收敛困难等缺陷。算例分析表明,空气单元法的计算精度与空气单元的相对渗透系数R有关,与厚度L无关。当选取了合适的R值后,可以较好地逼近现行方法。对于因引入空气单元而造成的强弱透水介质界面处数值拟真性差的现象,还提出了加入接触面薄层单元的改进方法。方法改进后,计算精度可进一步提高。最后,以小湾水电站22#坝段渗流场计算为例,说明该法的实用性和可行性。     

离散单元法中接触变化诱导的水头变化

利用离散单元法模拟岩土体水力耦合行为时,有必要考虑块体的渗透性。为此,基于流量守恒原理,建立了块体间三种接触变化导致的边界节点水头变化关系,它们与 Ｃｕｎｄａｌｌ已建立的边界节点质量和速度变化关系一起,使二维离散单元法模拟岩土体水力耦合行为时满足力学的基本原理。     

边界元法

前言边界积分方程法是一个比较新的数值应力分析方法,它具有一些优点,特别是在三维分析中这些优点显得更为突出。近几年来,边界元法在我国得到了初步的应用和发展,为了进一步推广,有的单位已举办了一些小型的训练班和座谈会。但是有关边界积分方程法在岩土力学中,特别是在岩土工程中的应用,所见报导不多。我们这个讲座除介绍基本理论和方法外,将着重介绍边界积分方程法用于工程的几个具体实例。