唐山大地震近场宽频带地震动模拟

基于唐山地区大量的钻孔和波速测量等资料以及京津唐地区地壳结构模型,建立了唐山地区三维地下速度结构模型.利用宽频带地震动模拟方法模拟了 1976年唐山大地震的近场地震动,给出了极震区加速度时程和反应谱,并与烈度分布以及其他研究结果进行比对,本研究可为唐山市防震减灾提供参考.     

Numerical computations of a theoretical model of ribbed moraine formation

We develop numerical solutions of a theoretical model which has been proposed to explain the formation of subglacial bedforms. The model has been shown to have the capability of producing bedforms in two dimensions, when they may be interpreted as ribbed moraine. However, these investigations have left unanswered the question of whether the theory is capable of producing fully three‐dimensional bedforms such as drumlins. We show that, while the three‐dimensional calculations show realistic quasi‐three‐dimensional features such as dislocations in the ribbing pattern, they do not produce genuine three‐dimensional drumlins. We suggest that this inadequacy is due to the treatment of subglacial drainage in the theory as a passive variable, and thus that the three‐dimensional forms may be associated with conditions of sufficient subglacial water flux. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

临界加速地震矩释放模型的网格计算

根据临界加速地震矩释放模型的基本原理,根据研究目的的不同,采取两种不同的方式进行基于网格的并行处理,即按时间分解和按空间分解.如果要根据历史地震目录资料预测某地区未来的地震活动,可以采用空间分解的方式;如果要根据某地区历史上特定时间段的地震活动情况来检验地震加速破裂模型,则可以采用时间分解的方式.最终,能够在同样计算精...     

Variational inequality-based particle discontinuous deformation analysis

Orienting the circular and rigid particle medium, the variational inequality-based discontinuous deformation analysis (DDA) is established. In the proposed DDA, the global stiffness matrix, the penalty parameters, and the open-close iteration are successfully avoided. The contact constraint is transferred into the problem of variational or quasi-variational inequalities. And explicit variational expression on the contact force is firstly established. To speed up the rate of solving contact force, on the basis of the two-stage prediction-correction method, we design a compatibility iteration algorithm (PPC-CI). The C++ code is developed in multicore environment through the open multi-processing (OpenMP) in order to take advantage of the parallelizable features of the new DDA. Numerical tests suggest that the presented DDA is effective and promising.     

岩土工程亿级单元有限元模型可扩展并行计算

讨论了亿万单元有限元模型的可扩展并行计算方法。从软件和硬件两个方面提出了前处理、并行计算方法、程序算法、后处理实现等核心问题的解决方案。采用网格加密方法生成一亿单元的有限元模型,利用对偶原始有限元撕裂内联法（FETI-DP）求解系统方程。基于图论理论建立了子区域间的通讯拓扑关系,实现了子区域间点对点通讯,避免速度慢、通信量大的全局通讯。在自主开发程序基础上,增加相应模块,采用面向对象编程技术和MPI消息传递库开发程序。对一个一亿多单元的工程实例运用5 000核并行计算,得到了超线性加速比。计算结果在专用图形工作站上进行后处理,显示和交互操作速度良好。研究在两方面实现了突破：一是将模型规模提高到了一亿多单元;二是同时调用了5 000个计算核来并行运算,并得到了很高效率。高分辨率有限元并行模拟研究成果可为岩土工程中结构特别复杂、计算区域特别大、地质情况复杂等模拟提供很好的技术方法和实现手段。     

大地电磁三维数据空间反演并行算法研究

目前大地电磁三维反演实际应用的主要问题是计算效率低.在对大地电磁三维数据空间反演算法进行深入分析的基础上,本文提出了基于频点和矩阵划分的大粒度并行反演方案和具体实现步骤,并在曙光TC5000A高性能计算平台上实现了基于MPI的大地电磁三维数据空间反演并行算法.该算法实现了包括三维正演、灵敏度矩阵、叉积矩阵以及模型改正量的并行执行,不仅计算效率高,而且每个节点机上灵敏度矩阵的存储空间只需原来微机上的2/N(N是参加并行计算的节点机个数),大大地减少了内存开销.通过两个理论模型合成的数据对实现的三维数据空间反演并行算法进行试算,对比分析了多个节点机下程序的执行效率.测试结果表明,所实现的三维数据空间反演并行算法是可行的、高效的,与单机相比,不仅可以提高运行速度,缩短计算时间,而且还可以扩大计算规模,极大地推动了大地电磁三维反演的实用化.     

CPU/GPU协同计算在频率域二维全波形反演中的应用

全波形反演利用波场的运动学和动力学信息重建地下物理参数,是建立高精度速度模型的有效手段,巨大的计算量是制约其实用化的瓶颈之一。本文针对全波形反演中频率域正演的复杂计算问题,采用粗细结合的并行策略,将MPI技术应用于多炮间并行计算,同时利用GPU技术加速正演过程中大型稀疏线性代数方程组的求解,以提高频率域全波形反演的计算效率。通过理论模型验证本文方法的正确性和有效性,给出不同数据量与GPU计算效率的相关分析结论,提出频率域全波形反演CPU/GPU协同并行计算的制约瓶颈和发展方向。      

不同的层状岩体抗剪强度表达式计算效果的有限元分析

为考察不同的各向异性抗剪强度表达式对于数值计算结果的影响,以一个假定的位于层状岩体中的矩形地下洞室为背景,分别使用笔者和Pietruszczak各自提出的材料摩擦系数和黏聚力随方向变化的公式,进行3种工况的弹塑性二维有限元模拟,对比了围岩中的应力、位移及塑性区。结果显示,笔者提出的经验表达式与和相应的Pietruszczak一阶表达式在计算中的精度基本相当,而与Pietruszczak的二阶表达式相比有较明显的差别。     

基于OpenMP的Li-Openshaw算法并行计算方法

随着网络地图、移动地图的发展,对地图自动综合效率的要求不断提高;并行计算技术已经在遥感图像处理、计算几何等方面显示出优势。本文尝试将地图综合算法与并行计算方法相结合,探讨地图综合算法效率提高的方法;并通过对Li-Openshaw线要素简化算法的分析,探讨了在多核处理器环境下该算法的并行计算策略,基于OpenMP实现了Li-Openshaw算法的并行计算,最后通过实验验证了基于OpenMP的Li-Openshaw线要素化简算法在效率上的提高。