混凝土结构损伤检测中的射线追踪正演方法

研究了混凝土结构最短路径射线追踪方法.该方法采用二阶段射线追踪,第一阶段初选射线路径,第二阶段根据Fermat原理,采用一个适合于水平(垂直)层状界面情况下的一阶近似公式计算反射或折射修正点,然后从任意给定的初始路径出发进行逐段迭代计算,对初选射线路径进行校正分析确定最终射线路径.结合损伤混凝土梁试验,探讨了损伤混凝土叠加偏移处理时射线追踪模型正演技术的作用,用c++语言编制了程序,并设定了含有缺陷的二维速度模型来验证,结果表明,该方法追踪速度快,追踪到的路径很接近实际.     

平方慢度解析射线追踪层析成像

地震层析成像能提供较高的分辨而成为当今地震勘探领域的一个新热点.以动力学特征为基础的射线追踪代表了地震层析成像的一个方向.解析射线追踪是将介质离散为一系列的单元,并设各单元的速度分布是一定的.本文将介质网格离散化,每单元的平方慢度为线性分布,基于射线扰动理论,由汉密尔顿函数法进行解析射线追踪和傍轴射线追踪.利用平方慢度梯度为常数的分布函数进行解析射线追踪其表达式结构简单而又精确,在程序实现上是很方便的.通过几种二维介质模型进行正演计算,说明其运算速度是很快的.并与最小走时射线追踪法比较,其精确度也是很高的.通过程序的改进这种平方慢度的解析射线追踪将有效地应用于实际.     

一种基于网格剖分的两点射线追踪方法

两点射线追踪是解决复杂地质结构下反射波射线正演的有效方法.在初至波层析射线追踪算法基础上,提出了一种两点射线追踪方法,利用层析网格对模型进行离散化,通过两阶段法射线追踪,分别对激发点和接收点按向前处理过程计算模型单元及节点的旅行时,两次时间相加作为最小旅行时,再在目的层界面邻域扫描最小旅行时子震源网格单元,用粒子群算法在该单元内扫描全局最小旅行时点,得到反射点位置与反射夹角,再利用向后处理过程运用旅行时线性插值算法,从反射点分别到激发点、接收点反向追踪射线路径,最后得到反射波两点射线路径.     

基于Snell定律的射线追踪程序实现及模拟计算

对基于Snell定律的射线追踪方法进行了研究并编程实现.鉴于追踪过程中根的变化范围较大,采用对分法求根克服了迭代法对迭代初始值的依赖性.通过二次射线追踪实现了对介质中存在超低速区的最短路径追踪,并对混凝土介质中常见的几种速度模型进行了模拟计算,结果表明该方法直观,能够追踪到最短路径,更接近于超声波的实际传播路径.     

基于Snell定律的射线追踪程序实现及模拟计算

对基于Snell定律的射线追踪方法进行了研究并编程实现.鉴于追踪过程中根的变化范围较大,采用对分法求根克服了迭代法对迭代初始值的依赖性.通过二次射线追踪实现了对介质中存在超低速区的最短路径追踪,并对混凝土介质中常见的几种速度模型进行了模拟计算,结果表明该方法直观,能够追踪到最短路径,更接近于超声波的实际传播路径.     

三维多步FMM射线追踪在正态分布速度地层模型中的应用

三维多步FMM(Fast Marching Method)是一种基于网格追踪多个反射和透射相位的数值算法,通过有限差分法解程函方程来获取地震波走时后,从接收器开始反向沿着射线路径对走时场进行积分来获取射线路径,以精度高、速度快、适应性强、无条件稳定等特点而被广泛应用和研究。三维多步FMM不仅可以解决复杂介质反射波和多次波的射线追踪问题,还可以实现三维各向异性层状介质的多次波射线追踪和波前模拟。为了验证三维多步FMM在复杂模型的稳定性和灵活性,设计了随机正态分布速度地层模型,结果表明,三维多步FMM在正态分布地层模型中进行射线追踪时不仅保留着速度快、精确性高、无条件性稳定的特点,还能在速度界面处进行P波和S波的相位转换,表明了三维多步FMM是一种研究地震波在复杂介质中传播规律的快速有效的方法。!     

利用RKDG有限元方法追踪运动界面

本文首先介绍了用于运动界面追踪的Level Set方法,并简要分析了其优缺点。与其它的界面追踪方法相比,Level Set方法较灵活,无须进行复杂繁琐的界面重构,编程简单,所需要的计算量和存储量不大。然后将RKDG有限元方法推广到Level Set方程的求解,对二维流体中常见的常数流场、旋转流场和剪切流场做了追踪模拟,并与其它几种运动界面追踪方法做了比较。数值实验表明,本文的方法可以比较准确地捕捉运动界面,得到了分辨率较高的计算结果。     

扩展矩形盒波前法与扩展波前法在初至波计算中的对比研究

基于Ｖｉｄａｌｅ“扩展矩形盒波前法”的思想,通过有限差分求解程函方程,利用ＭＡＴＬＡＢ编程计算了二维速度模型的初至时间。理论研究和模拟结果表明：扩展矩形盒波前法计算初至时间不会像射线追踪法一样出现盲区,具有较高的计算精度,可大大降低计算量;但在处理复杂结构模型和强速度界面时会出现不稳定现象,导致所计算的走时并非真正的初至时间。为了进一步提高计算精度、算法的稳定性和解决地震波传播的因果性问题,给出了结合局部算法的扩展波前法结果。由于扩展波前法结合局部算法遵循了因果性,适应复杂结构模型和强速度界面,但计算的大量时间要用于寻找波前上的最小初至时间,效率较低。     

复杂应力路径下三轴界面试验方案设计与求解

为解决岩土工程中在复杂应力路径下土体-结构界面复杂接触变形行为问题,根据三轴试验仪可以提供复杂外部荷载条件的能力和在土体中嵌入结构材料的可行性特性,提出了借助三轴试验仪测试复杂应力路径下界面行为的试验方案,推导了特定条件下界面行为的接触分析解,给出了确定双曲线模型参数的方法。结果表明,这种三轴界面试验方案可以很好地描述复杂应力路径下土体-结构界面的复杂变形行为,并能够方便地应用于土体-结构相互作用分析中.     

面向配电网故障数据的BIC评估后向选择方法

10 kV配电网所处环境复杂,引发故障的原因很多,在使用数据挖掘方法对配电网故障进行分析时,太多的特征会对挖掘模型造成负面影响.为了防止挖掘模型考虑过多无用信息,需首先对数据进行特征选择来实现降维,因此提出了基于贝叶斯信息准则(BIC)的模型评估后向选择算法,对故障因素进行降维.BIC评估准则能够尽可能地简化模型,降低维度,而后向选择算法可以快速得到最优的简化模型,两者的结合提升了降维的速度,并能够得到更加简化的模型.实验结果表明,采用基于BIC评估的后向选择算法有助于后续模型准确性的提升,可提高训练效率.     

Fast ray tracing method in 3-D structure and its proof of positive definiteness

Based on Fermat’s principle, two-point ray tracing method was studied in three-dimensional structure. By means of first order Taylor’s incomplete series expansion (i.e. no expansion to the length of the ray), a symmetry block tridiagonal matrix equation set was deduced. Further, the positive definiteness of coefficient matrix was discussed, and the positive definiteness was accurately proved in a mathematical way. It assured that the algorithm was well-posed. Associated with iterative method, the solution to ray tracing can be got through step-by-step linearized iteration of the nonlinear problem. An algorithm of the whole path iterative ray tracing method in three-dimensional velocity structure was obtained. This method shows a clear and simple as well as explicit computation formula, which makes ray tracing computation easily applicable in practice. The correction vector is obtained through finding the solution to the positive definite block tridiagonal equation set, which ensures the method is robust convergence. This study offers a new kind of feasible and efficient ray tracing method for three dimensional seismic migration and tomography. Meanwhile, it also provides the prerequisite guarantee to design a fast algorithm.     

跟踪光线微分技术在纹理处理中的应用

依据光线跟踪算法和纹理映射技术,提出了一个利用光线微分计算光线密度的方法,即在进行光线跟踪的同时,进行跟踪光线微分。实践结果证明,把求得的光线微分应用于纹理映射技术中可加速绘制速度,并有适用面广、易于实现的特点。     

Kirchhoff叠前时间偏移在南阳油田复杂构造成像中的应用

Kirchhoff叠前时间偏移比常规偏移具有方法简单、运算速度快以及可操作性强,而且可以应用到2-D和3-D地震数据偏移成像。Kirchhoff叠前时间偏移是高频近似条件下的偏移算法,可以利用射线跟踪技术可以获得地震波旅行时间,沿着该射线路径传播的时间积分求和来实现偏移成像。由于射线跟踪算法适应于横向变速介质,因此,Kirchhoff叠前时间偏移也适应横向变速介质。我们将该方法应用于南阳油田复杂构造的成像,该区构造产状不仅陡,断层也多,偏移结果表明Kirchhoff叠前时间偏移在该区可以获得较好的地震成像效果.     

单轴晶体光学元件的光路追迹计算

本文提出一种方便应用于球面晶体光学元件的光路追迹计算方法。导出了一组较为简单的晶体空间光路计算公式。利用几何光学空间光路追迹方法,用计算机计算了几种晶体光学系统的非常光成像点列图。     

井间层析成像混合最短射线追踪旅行时反演

传统的曲射线追踪方法存在一定的缺陷,弯曲法得到的旅行时可能收敛到局部最小而不是全局最小。为了使其得到较好的射线路径,本文介绍一种方法对弯曲法进行修改。其起始猜测路径采用由SPR得到的曲折射线,这样既可以获得全局最小走时,又避免了SPR方法的射线路径不够光滑,相当于对SPR所得射线路径做平滑处理。射线追踪路径实例和井间地震层析成像模型反演表明,这种混合方法效果很好。     

Fermat原理求解柱-锥系统二阶反射问题

以圆柱和圆锥二阶系统的反射寻迹为例,结合费马原理和反射定律,推导出各反射点Z坐标的解析表达式,从而减少了寻迹方程中未知数个数,使计算时间显著缩短,也提高了结果精度,文中给出了应用实例．利用类似的方法可以解决其他类型的二阶反射寻迹问题,也对高阶反射问题求解起一定的参考作用．     

灵巧聚焦伺服系统的研究

提出了一种灵巧的聚焦伺服信号产生办法,同时,该元件还可以作为反射元件来转折光路。该方法使用倾斜的平板玻璃元件来产生必要的象采用这种方法可以简化光存储系统中光学头的结从理论上对这种方法的可行性进行了分析。制作了试验装置,试验结果证实这种方法是可行的。     

井间地震层析成像在柳北换流站场地工程勘查中的应用

在场地工程勘查中,井间地震勘探是一项前沿勘探方法技术。本次井间地震勘探的场地试验是在充分调研和分析广西柳北换流站场地地质条件与干扰源的情况下,采用优化的观测系统和采集参数,完成了井间数据采集。基于层析成像基本理论,通过对比分析两种射线追踪方法的反演成像结果而选择效果最佳的方法,获得了各井的速度分布剖面。结合工程钻孔资料,对二维速度场进行了标定和定量解释分析研究,并充分采用多个井位连井剖面验证。结果表明:在工程勘查中,井间地震层析成像拾取基岩面和探测岩溶是行之有效的地球物理方法,可获得异常体空间分布,且具有较高的分辨率。     

一种用于波速测试的正演和反演算法

波速测试的正演和反演算法是通过地表或井间观测到的地震波走时,推算地下或井间的介质速度结构和地震波的传播路径。其步骤如下:(1)数据采集。(2)将地下介质离散成一定大小的网格并初始化慢度(速度的倒数)场,采用射线追踪技术推导各网格节点的射线路径和最小旅行时。(3)建立线性方程组。(4)反演求解线性方程组,并修正初始慢度模型。(5)重复(2)-(4)步骤,不断修正慢度场,直到满足精度要求为止。本文采用最短路径射线追踪正演算法和同时迭代重建(SIRT)反演算法在二维平面上进行求解计算,并且把得到的结果与传统单孔法比较,从而了解本文所采用的波速测试方法的可靠性、实用性及其精度情况。