基于网格密度的海量空间点聚合显示算法

在GIS系统应用中,经常遇到海量空间点数据的显示问题,若要显示全部空间点,采用传统的方法速度慢且压盖严重。近年出现的聚合显示技术,较好地解决了显示速度和可读性的问题,但这种聚合显示算法存在缺陷,不能很好地按分布的密度来进行聚合点的显示,并且在更海量的数据应用过程中,存在效率问题。本文提出了基于网格密度的海量空间点聚合显示算法,较好地解决了分布的问题,并提升了算法效率。     

3种附属管排布方式对主管路水动力特性的影响

【目的】研究均匀流多管束干涉流动下圆柱受迫振动的水动力特性。【方法】基于SSTκ-ω模型,在亚临界雷诺数下(Re=1×10⁵)对多管束共振强迫的涡激振动问题进行二维数值模拟,比较与分析三种典型附属管排布方式对主管路流体动力学特征的影响。【结果与结论】采用模型3下的附属管排布方式可在较大范围的振幅比下(A_y/D=0.1~0.8)有效改善主管路水动力特性:1)有效降低主管路上平均升力系数的幅值;2)抑制在单管路系统中出现的脉动升力系数突变衰减。同时,由于多管束对流动产生干涉效应,主管路上表现的尾迹涡度随着振动幅度的增大而呈现出不同的模式。此外,功率谱密度分析发现,多管束系统相较于单圆柱系统,在频率比为1时,模型2与模型3的共振“锁定”状态得到改善。     

基于椭球面投影的散乱点云建立三角格网方法

空间点云数据建立三角格网是三维激光扫描数据处理中重要的处理内容之一。已有的点云三角格网建立方法的网形结构良好,但存在数据量大、计算效率低的特点。提出借助椭球面进行高斯投影建立点云的空间三角格网建立方法,有效地实现四周型点云数据格网建立过程。结合某矿井点云数据实例,对基于圆柱面和椭球面投影的两种方法建立的三角格网进行对比,结果表明,利用椭球面投影法建立三角格网能更有效地建立顶部和底部点云数据的拓扑关系。     

堤内压盖渗流分析的临界破坏点法

根据洞庭湖区堤防地质特征,建立二元结构堤基堤内压盖模型。基于渗流有限元理论和虚单元固定网格法,编制了堤内压盖渗流有限元程序。通过在压盖上方增加大量强透水性空气单元的方式,解决了压盖渗流计算中经常遇到的2次入渗问题。同时,研究了压盖宽度对防渗效果的影响,得到在堤内有、无水塘的情况下压盖宽度与堤内最大渗透坡降的影响曲线,指出影响曲线主要呈线性变化的趋势,并提出了用于确定临界压盖宽度的临界破坏点法,该法以压盖宽度-堤内最大渗透坡降影响曲线的延长线与天然覆盖层的允许渗透坡降线的交点作为临界破坏点,临界破坏点左侧的堤内区域为可能破坏区域,需要压盖加固;右侧为安全区域,不需加固。临界破坏点法的应用,大幅度地减小了有限元计算模型,避免了多次重复的有限元计算,显著地提高了计算效率,与规范、有限差分等传统方法相比优势明显。     

饱和砂土局部变形带模拟的有限元数值实现

基于有限变形理论,推导了Newton-Raphson 迭代算法在k+1步增量表达的矩阵形式,实现了饱和砂土变形局部化的有限元数值计算,得到了饱和砂土发生局部化变形的准则。基于Galerkin 方法,得到了位移场和应力场的空间离散化矩阵方程;由土体局部变形带的连续性条件,引入第1切线算子,推导出了砂土等颗粒状媒介发生局部化变形的必要条件。基于此核心算法,编制了有限元计算程序,模拟了饱和砂土在不排水条件下平面压缩过程中剪切带的形成与发展;通过比较分析,研究了有限元网格粗细对于土体局部变形带的影响,结果表明,网格粗细的病态依赖只是微小的,它只与变形条带的宽度有关,对于土体所表现出来的其他力学特性没有影响。     

An elasto-visco-plastic model using the finite element method for crustal and lithospheric deformation

A novel numerical model based on solid deformation is presented in this paper. This thermo-mechanical model can simulate the tectonic evolution of crust and (lithospheric and asthenospheric) mantle under different conditions. Our implementation uses the finite element method (FEM) in order to solve the equations. As a Lagrangian approach is employed, remeshing techniques are implemented to avoid distortion problems when a certain deformation threshold is reached. The translation of the state between the old and new mesh is achieved by means of the information stored on Lagrangian particles, which minimizes the diffusion. The model is able to represent elastic, viscous and plastic behaviour inside the studied domain. Three types of creep mechanism (diffusion, dislocation and Peierls) are included. Two different quadrilateral isoparametric elements were implemented and can be employed to perform the calculations. The first one is an element with 4 nodes, selective reduced integration and a stabilization operator to diminish hourglass modes, which reduces the computational time needed. The second one has 8 nodes located in standard positions, uses full integration scheme and has no hourglass modes as it satisfies the Inf-Sup condition. Several test cases with known solutions were run to validate the different aspects of the implementation.     

可控源电磁场三维自适应矢量有限元正演模拟

本文实现了可控源电磁(CSEM)场三维自适应矢量有限元正演算法,该算法采用非结构四面体单元进行三维网格剖分,能够真实模拟地形起伏和复杂电性异常体.采用一次场和二次场分离的方式计算电磁场响应,能够有效解决有限元模拟中的源点奇异性,提高场源附近电磁场数值精度,其中一次场利用CSEM一维正演算法解析求得,二次场采用矢量有限元方法求得.并利用基于后验误差估计的自适应网格细化算法指导网格细化,以减少人为设计网格导致的误差.通过一维和三维模型的数值模拟,验证了本文算法的有效性:一维模型有限元解与解析解吻合得很好,电磁场振幅相对误差在1%左右,相位差整体小于1°;三维模型有限元解与有限体积解吻合得也很好.模拟了一个含三维倾斜板状异常体的可控源电磁响应,表明了本文算法模拟复杂地电结构电磁场的能力和有效性.     

层状岩质边坡稳定性影响因素及精度问题研究

层状岩质边坡的稳定性受坡高、坡角和结构面强度等多因素的影响,不同因素其影响程度不同。基于正交试验原理,对层状岩质边坡稳定性主要影响因素进行敏感性分析,得出影响因素排序为:边坡高度H坡角β结构面黏聚力C结构面内摩擦角φ岩体容重γ岩层倾角α滑块厚度h岩体黏聚力C′。对边坡有限元的精度问题进行探讨时,以典型单折线滑面的岩质边坡数值计算为例,分析计算模型的单元网格尺寸和边界条件对边坡稳定安全系数的影响规律,根据计算结果提出了数值模拟建议,用以提高已知滑动面岩质边坡数值计算的精度。结果表明:一般滑动面应用20~30个内界面单元或网格尺寸大致选用2~3m即可满足精度要求,在潜在滑动面以下至少有三~四层单元的过渡,使其过渡到固定支座边界。初步预测,为了防止波在界面反射,在边坡动力稳定分析中,因单元加密,单元尺寸应控制在λ/10~12(λ为波长),加大模型范围。     

滑动长孔螺栓摩擦阻尼器力学性能试验研究

本文在已有摩擦阻尼器的基础上,设计可应用于装配式剪力墙竖向接缝的阻尼器。通过改变摩擦材料、高强螺栓预紧力等参数,对阻尼器工作性能参数（起滑力、起滑位移、等效初始刚度等）进行对比分析。研究结果表明,当摩擦材料为黄铜板、铝板及碳纤维板时,2个受力方向的起滑力相差不大,而当摩擦材料为橡胶板时,由于橡胶自身强度较低,2个受力方向的起滑力差异较大,工作性能相对较差;4种材料起滑位移及等效初始刚度在不同预紧力下按照一定规律变化,表现出较好的工作性能。在实际应用中,应设置碟形垫片以保证预紧力的稳定,使阻尼器工作性能良好。     

Reverse‐time migration from rugged topography using irregular,unstructured mesh

We developed a reverse‐time migration scheme that can image regions with rugged topography without requiring any approximations by adopting an irregular, unstructured‐grid modelling scheme. This grid, which can accurately describe surface topography and interfaces between high‐velocity‐contrast regions, is generated by Delaunay triangulation combined with the centroidal Voronoi tessellation method. The grid sizes vary according to the migration velocities, resulting in significant reduction of the number of discretized nodes compared with the number of nodes in the conventional regular‐grid scheme, particularly in the case wherein high near‐surface velocities exist. Moreover, the time sampling rate can be reduced substantially. The grid method, together with the irregular perfectly matched layer absorbing boundary condition, enables the proposed scheme to image regions of interest using curved artificial boundaries with fewer discretized nodes. We tested the proposed scheme using the 2D SEG Foothill synthetic dataset.