有限单元法在电阻率法地形改正中的应用

文章应用有限单元法进行点源二维电场数值模拟计算.在正演过程中采用三角单元剖分网格,有利于对复杂地形的模拟.电导率(σ)和电位在相邻节点间线性变化,使得电导率和电位与实际地质构造更接近、与实际地电场变化规律更易吻合;在点源二维电场正演基础上,将一定地形条件下的二维地电模型的视电阻率响应,分解为畸变场和正常场两部分,采用比值法消除由地形起伏引起的视电阻率畸变,从而达到地形校正的目的.并通过设计几个模型及实际算例,验证该方法对地形校正的效果.     

土工格栅加筋结构的三维有限元分析

分别采用膜单元及8结点块单元模拟格栅及岩土体。通过编制相应的三维有限元程序。对土工格栅拉拔试验进行计算分析，并与相应的解析解分析进行比较，证明了该模型的正确性及实用性。     

多年冻土地区推力桩的地基系数双参数法计算模型

文章提出了多年冻土地区推力桩的地基系数双参数法计算模型,即地基系数kh在上层呈线性分布,在下层呈常数分布。同时结合计算宽度非线性模型推导出了相应的微分方程的解,并通过编写计算程序对算例进行了计算,计算结果表明本模型具有比规范法更高的精度。     

竖向排水井地基粘弹性固结解析理论

本文基于Merchant模型分别推导了自由应变条件和等应变条件下打穿软粘土层的竖向排水井地基粘弹性固结问题解析解,同时考虑了井阻和涂抹作用的影响.并将两种形式的解编制成相应的计算程序,据此对粘弹性参数的变化进行了大量的计算,探讨了竖向排水井地基粘弹性固结的一般规律.最后利用本文的解对杭甬高速公路试验段塑料排水板软基沉降进行了计算,结果表明粘弹性固结理论较现有线弹性固结理论更加接近实际.     

解析层元法求解层状地基非轴对称荷载问题

从弹性层状地基非轴对称问题的解析解出发,推导出Hankel积分变换域内单层地基的解析层元,即对称的精确刚度矩阵;然后根据有限层法原理组合相邻层元得到总刚度矩阵,并结合边界条件,求解总刚度矩阵形成的代数方程,得到层状地基非轴对称问题在Hankel积分变换域内的解答;最后应用Hankel逆变换技术,得到物理域内的解。编制了相应的计算程序,分析了非轴对称荷载作用下多层地基沿径向的地表水平位移性状。     

有限层法求解三维比奥固结问题

提出了层状横向各向同性地基土比奥固结问题的有限层计算方法 ,并编制了相应的计算程序 ,计算结果同理论解一致 ,证实了方法的有效性。     

横观各向同性层状地基上弹性矩形板的参数研究

根据横观各向同性单层地基的解析层元,结合土体之间的层间连续性条件,得到了横观各向同性层状土体在任意均布荷载下的位移解答。结合弹性矩形板与层状地基表面的位移协调条件和光滑接触条件,推导出横观各向同性地基与弹性矩形板共同作用的解析解。随后编制了相应的Fortran程序进行数值计算,分析了板土刚度比、土体横观各向同性和土体层状特性,模型中各个参数对计算结果的影响。结果表明:板土刚度比?、横观各向同性参数m和层状性质参数?对计算结果影响更大,横观各向同性参数n和层状性质参数β影响则相对较小。     

层状土中污染物的一维扩散解析解

扩散是污染物在填埋场细颗粒土质衬里中迁移的主要方式,同时土质衬里存在着成层的情形。在建立了污染物在层状土中的一维扩散模型的基础上,通过分离变量法得到了解析解。基于该解析解,编制了相应的计算程序。通过与有限差分法对比,证明了该解析解的正确性及有效性。算例分析了不同衬里的放置顺序对污染物扩散的影响,虽然两种情况下土层的浓度剖面不同,但两者的击穿曲线是一致的。该解析解可用于对试验数据的拟合、对复杂数值模型的检验以及为垃圾填埋场衬里系统的初步设计提供参考。     

水平激振下波阻板主动隔振试验与数值计算

通过现场试验对水平激振下层状地基中混凝土波阻板的实际隔振效果及波阻板埋深对隔振效果的影响进行了研究,并将实测位移振幅随距离变化曲线与以薄层法格林函数作为基本解的半解析边界元计算结果进行了比较。研究结果表明,水平激振情况下,具有合理埋深的混凝土波阻板可以有效减少振动输出,获得理想的隔振效果;减小波阻板埋深是提高隔振效果的一项有效措施;半解析边界元法的计算结果与实测结果较为一致,证明了该数值方法的可靠性。     

分段线性电渗-堆载耦合固结模型

基于分段线性差分法,建立了一种轴对称电渗-堆载耦合固结模型EC2。该模型考虑了土体自重、涂抹区及固结过程中压缩系数、渗透系数、电阻和电势等土性参数的非线性变化,并编制了Fortran计算程序。EC2在小变形情况下的计算结果与现有解析解吻合。利用自主设计的电渗-堆载试验装置开展室内大变形试验,并用EC2对固结过程进行模拟,结果表明EC2计算值与实测值接近。     

有限差分法二维地电构造模型大地电磁法正演模拟

为有效地对二维地电模型进行有限差分正演计算,利用均匀网格差分法对大地电磁地电模型进行数值模拟。从磁场分量导出边值问题公式,利用差分法推导出二维大地电磁法矩阵,正演结果能有效准确地验证均匀网格差分正演算法,分析得出了最佳的网格间距,该异常响应的横向位置与实际模型一致,可较好地反映出围岩和异常体的数值。同时,阻抗相位拟断面图能更好的反映出异常体的分布位置,且能识别异常体为高导体。     

基于MATLAB的直流电测深最优化反演法

在水平或近水平层状地层条件下,直流电测深的视电阻率可以近似表述为离散形式。为了便于电测深的解释工作,本文采用最优化反演法。根据实测数据,给出初始模型参数即层数、各层电阻率和厚度,推导出电阻率转换函数,计算理论视电阻率值,直接拟合实测视电阻率,计算拟合程度。在MATLAB开发环境下设计了可视化程序,操作简便,人机交互良好,可以很好地实现正演理论模拟,同时可以实现反演过程,拟合曲线效果可以实时显示。应用表明,该反演程序可以得到良好的结果,拟合精度达到要求。     

基于地表移动矢量的概率积分法参数反演方法

为解决概率积分法参数反演时计算不稳定、初值依赖、优化指标难以选取、非矩形工作面,多工作面影响下难以反演的问题,提出采用地表空间移动矢量反演概率积分法参数的遗传算法模型。该模型采用地表移动矢量的误差平方和最小作为计算指标,以遗传算法作为参数优化的核心算法进行概率积分法参数反演。用空间移动矢量指标可以解决分别采用下沉、水平移动监测值反演结果不相同、精度难以估算的难题。矢量反演模型对观测站设置没有特别严格的要求,降低了设站不当引起的计算误差。为解决遗传算法多次计算结果不同的问题,建立了组合预测计算方法,依据中误差加权均值得到唯一的计算结果。基于矢量移动值的反演模型,避免了传统计算方法的多个缺陷,计算效率高、易于与已有开采沉陷预计程序结合,为解决非矩形、多工作面地表移动观测站参数反演的工程应用问题提供了新的解决思路和计算方法。     

门式刚架轻钢结构支撑体系的建模及受力分析

门式刚架轻钢结构的支撑体系对结构的整体稳定性起着重要的作用。实际结构中支撑体系为空间受力体系,而一般在支撑体系设计计算中通常采用简化模式,这与结构实际受力存在较大差异。根据门式刚架轻钢结构支撑体系的实际受力特点,结合具体实例讨论了采用通用有限元软件ANSYS进行支撑体系计算的空间建模过程,通过与平面模型及简化模式得到的支撑构件内力的对比分析,找出了现行设计计算中存在的问题,并给出了相应的合理化建议。     

基于预条件共轭梯度法的直流电阻率三维有限元正演研究

对直流电阻率法勘探而言,对其反演结果的精度和速度的要求越来越高,这就需要提出一套优化有限元数值正演速度和精度的计算方案。设计了系数矩阵的一维非零元素压缩存储模式,设置了索引数组以便按照行号和列号对元素进行索引,与变带宽存储模式相比,其内存占用量明显减小。为提高正演计算速度,利用预条件共轭梯度法（PCG）求解有限元中的大型稀疏线性方程组。在PCG法中,将雅可比迭代中的对角阵作为预处理矩阵,与其它预处理矩阵相比,其具有求逆方便、无需存储空间的特点,使得大型线性方程组的求解速度大大提高。另外,在直流电阻率三维正演中,采用了异常电位法,提高了电源点附近的解的精度。以二层地层的电阻率勘探为例,初步验证了计算方案的实用性。利用上述方案,重点对隧道含水断层的电阻率法超前探测进行了有限元数值正演,并进行了相应的物理模型试验。对比显示,数值正演结果与试验数据基本一致,且数值正演的速度和精度均显著提高。     

无网格法解土体二维固结问题

引入著名的邓肯—张模型,对平面应变下比奥固结问题进行了非线性数值分析,应用无网格伽辽金法推导出土体二维Biot固结的系统方程并编制了相应的无网格程序,最后通过一算例说明了该法的精确性和可行性。     

地下工程施工模型数字与数值一体化自动建模方法

借助数字模型能最大程度地表达实际物体,考虑地下工程施工过程的特点,将地质模型与构筑物模型和数值模型相结合,提出一种新的地下工程施工过程有限元建模方法--CDIM模型转化法.其核心思想是将三维数字模型经过特定方式转化为符合有限元网格要求的数值计算模型.具体转化过程:①根据计算范围对数字模型进行区域切割;②从切割模型提取控...     

单摆趋近法在搜索线外点位置中的应用

搜索路线外一点到路线的垂直距离和对应桩号是设计中的常见问题,在立交端部搜索中尤为重要。本文基于Gauss—Legendre数值积分法路线中桩坐标、方位角计算模型和二分法,提出了一种适用于立交端部搜索中的定点求桩算法一单摆趋近法,并利用该算法结合AutoCAD VBA编制了相关程序,对算法的运行效率进行了分析。     

车-桥耦合系统迭代解法研究

在已有车-桥耦合研究的基础上,推导了车-桥耦合系统的迭代解法.建立了车-桥系统模型,利用ANSYS软件分析单自由度质弹系统车辆模型在通过简支梁桥时桥梁的动力响应.用无量纲参数分析了在车-桥相互作用下,桥梁的位移响应与常力过桥时桥梁位移响应之间的差异.计算结果表明,迭代解法可方便求解车辆桥梁相互作用下,车-桥耦合系统的动力响应,其计算结果与相关文献结果较为一致.     

案例引导的有限单元法课程教学方法改革与实践

总结归纳有限单元法课程特点,分析研究生教学现状,阐述长期以来课程教学效果不佳的原因。基于案例教学法理论,提出以案例引导的有限单元法课程教学方法,并引入3个典型工程案例,说明其实施步骤与方法。最后以近三年的成绩,评价该方法的使用效果。通过案例引领学生思考问题,学生通过讨论提出解决方法,程序设计再进一步深入验证结果,从而激发学生对课堂教学和案例学习的兴趣,达到有效提高课堂教学效果的目的。