适用于饱和砂土循环动力分析边界面塑性模型的显式积分算法

基于适用于饱和砂土循环动力分析的边界面模型,利用修正广义Mises方法将其推广至三维应力空间中,引入与状态相关的剪胀函数,采用历史最大加载面硬化准则,以反映饱和砂土排水条件下刚度变化、剪胀剪缩等特性。结合子增量步显式积分算法的思想,建立了适用于饱和砂土循环动力分析边界面模型的显式积分算法流程。借助有限元软件子程序接口,将该算法流程开发到有限元软件中,通过建立土体单元数值模型,对Toyoura砂在单调荷载和循环荷载下的三轴试验工况进行模拟。结果表明,利用子增量步显式积分算法对模型进行积分,能够准确有效地模拟砂土的应力-应变曲线、以及砂土在单调和循环荷载作用下均展现的剪胀剪缩现象,验证了显式积分算法的有效性。通过设置不同的增量步长,验证了子增量步显式积分算法对于较小应变增量步的高度稳定性和收敛性。     

土-水特征曲线滞后阻塞模型

基于Young-Laplace方程利用土-水特征曲线估算孔隙分布,借鉴非饱和渗流统计模型,建立了土-水特征曲线的滞后模型。在某一基质吸力下对应的毛细半径上限的毛细水对更大孔隙半径的毛细水具有阻塞作用,阻塞概率与孔隙分布函数直接相关。孔隙分布函数自身属性体现了土体孔隙空间分布的非均匀性。该模型显示：在高基质吸力与低基质吸力阶段,脱湿曲线与吸湿曲线趋近相等;中等基质吸力阶段,脱湿曲线饱和度高于吸湿曲线饱和度,两者的差值存在一个明显的峰值。并采用实例验证了该模型的可靠性,发现该模型对中、细粒土预测效果较好,而砂类土因孔隙分布不符合假设,导致存在较大误差。对于砂类土等特征尺寸较大的土质,引入阻塞概率修正系数,发现最佳修正系数与土-水特征曲线半对数坐标下的土-水特征曲线最大斜率呈反比例关系。     

多重网格准线性近似技术在三维航空电磁正演模拟中的应用

系数矩阵存储和线性方程组求解是限制三维电磁积分方程方法发展的主要因素。Zhdanov提出准线性（QL）近似技术,建立了复杂散射场与背景场的线性关系,有效地避免了积分方程中大型线性方程组的求解,但是该算法用于多源问题航空电磁正演模拟时精度不高。因此,本文提出一种基于多重网格准线性（MGQL）近似的算法,并利用系数矩阵的Toeplitz性质存储矩阵和快速傅里叶变换,实现了矩阵与向量的快速乘积、降低了计算复杂度,采用多重网格结合了积分方程方法和准线性近似解法的优点,在保证精度的条件下提高计算速度、减少存储量。针对不同类型网格的模拟实验表明,相比于传统积分方程方法,本文算法在保证计算精度的同时,可以将计算速度极大地提高（>10倍）。     

水平井水力压裂影响参数的数值模拟

水力压裂是低渗油气藏的主要开发手段,传统数值模型所得到的基质-裂缝窜流量以及断裂参数精度不足.为此以流固耦合理论与断裂力学相结合的压裂模型为基础,模拟了水力裂缝扩展过程.在模型中分别引入离散裂缝模型和广义J积分计算基质-裂缝流量交换和断裂参数,并采用动态网格技术对裂缝尖端进行局部加密,以提高模拟的效率和精度.模型计算结果显示,影响水力压裂过程的主要参数中:基质渗透率和压裂液粘度主要影响水力裂缝的最终形态;岩石弹性模量影响裂缝宽度.对压裂车而言,最高工作压力一般都能够满足压裂增产需求,其最大输出功率和最大输出流量是限制压裂能力的主要因素.      

非饱和黏土状态相关本构模型的数值实现

基于双重塑性机制,即剪切滑移和加载湿陷机制,及毛细滞回和变形间的耦合作用,提出了一个适用于非饱和黏土的状态相关本构模型。建立了该模型的隐式积分算法,并处理了双重固相屈服面交点处的应力积分问题。考虑了吸力与应力间的关系,推导了本构关系的一致性切线模量。最后,利用该模型预测了一组非饱和黏土的三轴试验,以此反映模型的描述能力;对比了不同应变步长下应变控制试验的计算结果,并以此验证算法的收敛性和准确性;利用有限元程序平台U_DYSAC2计算了二维情况下非饱和土地区地基固结问题,从而验证所得一致性切线模量的有效性。     

不同滤波系数在电磁法数值计算中的应用研究

电磁法存在大量的汉克尔积分,由于积分核函数的复杂性,该类积分不存在解析解,采用数值方法求解汉克尔积分是电磁法正演研究中的关键问题。数值滤波法运算速度快、执行效率高,克服了被积函数的奇异性和高振荡性问题,是数值求解汉克尔积分的重要方法。采用存在解析解的汉克尔积分,对比研究了5套高精度汉克尔滤波系数,总结了不同数值滤波算法的计算精度和误差分布特点。结果表明,5套数字滤波的快速汉克尔变换算法在逼近相应的理论解析解时,不存在振荡现象,且计算精度高;汉克尔积分计算精度均随着发收距的增大而降低;计算精度并不一定随着数值滤波系数个数的增多而提高。分别采用5种滤波系数对水平电偶极子和垂直磁偶极子的电磁场进行计算,得到的电场和磁场的形态基本一致。     

京津冀都市区经济增长空间分异的GIS分析

基于GIS技术和探索性空间数据分析(ESDA)方法,利用京津冀都市区1995-2007年人均GDP数据,对京津冀都市区经济发展水平、经济增长率及其和初始发展水平动态关系进行了深入的研究。研究表明:(1)京津冀都市区经济差异和空间集聚都呈逐步扩大趋势,空间依赖增强,经济差异和空间集聚呈较高的正相关关系,京津冀都市区经济发展水平空间集聚的增加,在一定程度上加大了经济差异。(2)京津冀都市区内部形成了两大空间集聚区,一个以北京、天津、唐山为核心的高经济发展水平的集聚区;另一个是以承德、张家口和保定为核心的低经济发展水平的集聚区。(3)初始经济发展水平局部空间自相关类型不同的区域,经济增长率与初始发展水平的动态关系不同,初始发展水平高的空间集聚区表现出明显的经济收敛性,而初始发展水平低的空间集聚区中的多数地区则有落入"恶性循环累积陷阱"的倾向。     

可压缩层流边界层系统的一些性质

进一步研究了可压缩流边界层系统解的一些性质,给出了可压缩边界层系统等价的奇异积分方程解存在时参数所在的区间,并通过研究等价的奇异积分方程解的性质,得出可压缩层流边界层系统给出剪应力函数厂和温度函数g的一些结果．     

Blasius方程中临界值的分析估计

证明了流体力学边界层理论中著名的Blasius方程的一个新性质,它在二维平板流的研究中具有重要的作用,由此建立它的积分形式,并给出方程中的临界值βc的分析估计。     

Fracture analysis for torsion problems of a gravity platform column with cracks under wind load

Ocean platforms are subjected to a variety of environment loads, such as those from winds, waves, currents, etc. In this study, the torsion problems of a gravity platform column with cracks under wind load were investigated. The column was assumed to be a composite cylinder. Therefore the torsion fracture problem of a composite cylinder was considered, and new boundary integral equations for the Saint-Venant torsion problem of a composite cylinder with curvilinear cracks were derived. The problem was reduced to solving the boundary integral equations on every boundary. By using the new boundary element method, the torsion problem of the gravity platform column with a straight crack under various wind loads was calculated. The obtained results were compared with those obtained for a torsion problem of the same column without cracks to prove the applicability of the present method. The comparison showed that the detrimental effect of cracks in a column should be considered in marine engineering.