地面矩形大定源电磁法频率域三维非线性共轭梯度反演

本文实现了地面矩形大定源三维频率域反演.矩形大定源三维模型响应计算采用交错网格有限差分技术.正演的微分方程为异常电场满足的非齐次Helmholtz方程,方程右手边源项中的大定源产生的背景格林函数由虚界面法结合虚框法计算.频率域三维反演采用非线性共轭梯度反演技术.反演的数据类型为垂直磁场的频率域响应H_z的实部和虚部分量.数值结果表明,（1）三维模型正演模拟数值结果与前人一致,为三维反演奠定基础;（2）针对两个三维导电模型,分别进行了三维反演数值试算.反演结果可以清晰恢复出异常体的电阻率和位置信息,表明地面矩形大定源三维频率域非线性共轭梯度反演具有可行性.本文研究的意义在于,在电磁响应时频转换技术的基础上,如果将野外实测的瞬变电磁数据变换为对应的频率响应,则结合本文提出的三维反演技术,可以为矩形大定源瞬变电磁数据的三维解释提供一个新的思路.

     

Nonlinear modeling of liquid sloshing in a moving rectangular tank

A nonlinear liquid sloshing inside a partially filled rectangular tank has been investigated. The fluid is assumed to be homogeneous, isotropic, viscous, Newtonian and exhibit only limited compressibility. The tank is forced to move harmonically along a vertical curve with rolling motion to simulate the actual tank excitation. The volume of fluid technique is used to track the free surface. The model solves the complete Navier–Stokes equations in primitive variables by use of the finite difference approximations. At each time step, a donor–acceptor method is used to transport the volume of fluid function and hence the locations of the free surface. In order to assess the accuracy of the method used, computations are verified through convergence tests and compared with the theoretical solutions and experimental results.     

轴向受压矩形开孔板极限强度近似计算

针对受均匀轴向压力的矩形开孔板剩余极限强度的问题,考虑矩形板中间开圆孔和腰圆孔两种典型形状,四种边界条件下,以板的柔度系数、开孔率为主要影响参数通过大量非线性有限元数值计算分析,采用一种新的拟合方式提出了矩形开孔板轴向受压剩余极限强度的简化计算公式,新经验公式能够很好地反映开孔所导致板极限强度的衰减趋势。将所提出的经验公式计算结果分别与相应的试验结果、非线性有限元计算结果及其他经验公式计算结果进行对比分析。结果表明所提出的经验公式相比已有的经验公式计算更为准确,适用范围更广,可以用来预报不同边界条件下轴向均匀受压开孔矩形板的极限强度。     

Anti-plane deformations around arbitrary-shaped canyons on a wedge-shape half-space: moment method solutions

The wave propagation behavior in an elastic wedge-shaped medium with an arbitrary shaped cylindrical canyon at its vertex has been studied. Nunerical computation of the wave displacement field is carried out on and near the canyon surfaces using weighted-residuals (moment method). The wave displacement fields are computed by the residual mcthod for the cases of elliptic, circular, rounded-rectangular and flat-elliptic canyons. The analysis demonstrates that thc resulting surface displacemcnt depends, as in similar previous analyses, on several factors including, but not limited, to the angle of thc wedge, thc geometry of thc vertex, the frcquencies of thc incident waves, the angles of incidence, and the material properties of the media. The analysis provides intriguing results that help to explain geophysical observations regarding the amplification of seismic energy as a function of site conditions.     

矩形顶管施工周边地质环境变化规律分析

随着城市建设的发展,作为暗挖法之一的矩形顶管施工技术得到了越来越多的应用。矩形顶管施工大多在建筑密集、市政管线复杂区域,对地面沉降变形非常敏感。研究矩形顶管施工过程中周边水土变化规律,对矩形顶管施工技术的进步具有现实意义。本文以上海轨道交通二号线张江高科站一号出入口工程为例,通过施工过程中孔隙水压、土压力、分层变形、地面沉降等的监测,分析了矩形顶管施工过程中周边水土的变化规律,为在环境复杂区域矩形顶管合理施工提供技术依据。     

矩形巷道孔边应力的弹性分析

对已有的矩形巷道孔边应力研究成果进行了归纳,并提出其存在的问题。在此基础上,利用隧洞围岩应力复变函数分析法中的解析函数通式和单位圆外域-洞室外域共形映射函数计算方法,计算了不同跨高比和侧压力系数下的矩形巷道孔边应力,分析并获得了其对孔边应力分布的影响规律。给出了原岩垂直应力分量 和水平分量 单独作用下矩形巷道顶板和侧帮中点的应力集中系数,并与相关研究结果进行了比较分析,结果表明,矩形巷道的计算断面与理论断面边界线间的误差对孔边应力计算值有较大的影响。采用共形映射函数计算方法获得的计算断面更逼近理论断面,采用解析函数通式进行围岩应力计算时不产生精度损失,研究成果更接近于矩形巷道理论值,可供巷道设计及围岩稳定性分析作理论参考。     

挡潮闸矩形孔口式鱼道紊流结构及放鱼试验研究

对挡潮闸枢纽中矩形中孔、底孔鱼道中紊流结构进行了较为系统的试验研究,并做了放鱼试验。选择了一种鱼类偏爱流速所对应的流量作为典型流量,考虑了不同的孔口位置(中孔和底孔),用声学多普勒测速仪(ADV)量测了测点的三维瞬时流速及流向,分析了矩形孔口鱼道的三维时均流速分布特征、断面最大流速沿程变化规律、流速矢量场、紊动强度分布及雷诺应力分布。此外,还通过放鱼试验,利用在鱼体植入T形标签和高速摄影机观察了过鱼对象对中孔、底孔的反应情况,分析了过鱼对象与矩形孔口鱼道紊流结构的关系。试验结果表明:水流经中孔形成三维紊动自由射流,经底孔形成三维壁面射流,中孔纵向流速呈高斯分布,而底孔纵向流速则近似为高斯分布,流速由孔口向两侧逐渐减小;中孔和底孔横向流速在位于孔口范围内的纵剖面上沿程减小,孔口之外则变化较小;中孔和底孔垂向流速分布特征表现为在铅垂方向上均存在旋涡;在中孔水平面和纵剖面上,纵向最大流速均沿程衰减;中孔和底孔情形孔口处紊动强度和雷诺应力比非孔口处大得多,而非孔口处不同水深平面上紊动强度和雷诺应力变化趋于平缓;过鱼对象喜爱在紊动强度分布的峰值区和雷诺应力较大变幅区溯游。     

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方钢管高强混凝土柱恢复力模型研究

根据23根方钢管高强混凝土柱在反复水平荷载作用下的试验结果,通过理论分析和试验结果的回归分析,提出了方钢管高强混凝土柱的恢复力模型;确定了轴压比、约束效应系数、长细比等主要参数与恢复力模型之间的关系;给出了各特征点参数的计算方法。研究结果表明:最大荷载与屈服荷载的比值、退化刚度与弹性刚度的比值都随着轴压比和长细比的增加而减小,随着约束效应系数的增加而增大;按建议的恢复力模型计算的骨架曲线与试验曲线符合较好。文中建议的恢复力模型既反映了主要影响因素,又便于对结构进行非线性动力分析。     

适用于任意旋转角的三维直角坐标转换方法

直接从三维直角坐标转换的非线性方程出发,根据最优化问题的极值条件,采用基于同伦连续思想的Li-Yorke算法进行求解。结果表明,该方法是一种结果稳定、精度较高的大范围收敛方法,适用于任意旋转角的三维直角坐标转换。