粗粒土应力诱发各向异性真三轴试验颗粒流模拟研究

基于颗粒流基本理论和物理试验结果,通过改进PFC3D程序中的内置代码,生成包含clump颗粒的混合试样以克服纯球体颗粒模拟粗粒土抗剪强度不足的缺陷,模拟粗粒土在真三轴状态下各主应力方向上的单向加荷试验,并从宏观和细观角度分析了复杂应力状态下粗粒土的应力诱发各向异性特征。试验结果显示:复杂应力状态对各向异性的诱发作用显著,各向宏、细观参数及应力–应变曲线显示出了显著的各向异性;单向加荷试验中加荷向始终为压缩变形,侧向变形复杂,且受初始中主应力系数B影响显著,且B值对非加载向泊松比的各向异性及加载向应力–应变曲线的影响亦较明显;模拟试验中配位数、孔隙率等细观参数的变化趋势能够反映试样体积变形的类型,两个细观参数的取值大小影响抗剪强度的强弱,并且各主应力方向单向加荷时,对应相同的应力增量配位数、孔隙率等细观参数表现出显著的各向异性;从细观角度看,应力诱发各向异性产生的原因归结于侧向围压差异所引起的细观结构变化。     

各向异性随机场下的边坡模糊随机可靠度分析

土性参数具有很大的空间变异性,且在水平方向和垂直方向上差异显著。基于随机变量模型的传统边坡模糊随机可靠度分析方法并未对此进行考虑。提出一种能合理考虑土性参数空间变异性的边坡模糊随机可靠度分析方法。首先,视黏聚力和内摩擦角的均值为正态模糊数,对其取不同的λ截集水平并在各截集水平上进行参数组合。其次,利用各向异性随机场模拟土性参数的空间变异性,将有限元法和Monte–Carlo模拟相结合,计算各参数组合对应的可靠度指标。再通过数学方法得到边坡在各截集水平上的可靠度指标。最后,运用加权平均法计算边坡的模糊随机可靠度指标。算例分析表明:与水平方向的空间变异性相比,垂直方向的空间变异性对边坡模糊随机可靠度的影响更为显著;不考虑土性参数的空间变异性在一般情况下会低估边坡的模糊随机可靠度指标,但在抗剪强度参数变异性较大时,反而可能会高估边坡的模糊随机可靠度指标;此外,黏聚力与内摩擦角之间的相关性对边坡失效概率的影响趋势基本不受土性参数空间变异性的干扰。     

基于偶极横波测井资料预测储层压裂缝几何参数

利用偶极横波测井资料算出泊松比、弹性模量和最小水平主应力等岩石力学参数,基于IVERSON模型首先估算射孔层段压裂缝延伸高度,通过工区储层各向异性系数与裂缝宽度的回归关系估算裂缝宽度,根据椭球体积模型并结合压裂液的利用率及加砂量估算裂缝的径向延伸长度。将该方法优化编程,用于处理工区压裂前后井的测井资料,对比分析预测结果与实际压裂效果,两者较为一致,表明该方法效果明显,值得推广应用。     

低渗透油藏平面波及系数评价及改善潜力

对于裂缝较发育的低渗透油藏,其各向异性对平面波及系数影响较大,目前还没有形成一套完整的评价方法。通过引用等饱和度前缘界面来定义平面波及系数,利用数值模拟流线技术,建立了一套低渗透油藏平面波及系数的评价方法。研究结果表明,利用该评价方法计算的见水时平面波及系数与油藏工程方法的计算结果一致,并验证了其合理性。基于长庆油区某开发区块资料,利用该评价方法绘制出正方形反九点井网不同各向异性系数下的平面波及图版,分析不同各向异性系数下的平面波及特征,并针对低渗透油藏中缓解平面矛盾、改善平面波及状况的角井转注、水平井加密和堵水调剖等对策,预测调整后平面波及系数提高幅度,并绘制相应图版。     

智能交通系统的无线信道建模

由于高速移动,车车、车路通信信道存在较大多普勒频移,同时接收信号到达角不符合均匀分布。针对该特点,采用了两种方法进行信道建模,一种是采用R.von Mises提出的概率密度谱函数对多径散射信号到达移动接收机的角度进行建模,另一种是通过研究接收机和发送机之间相对运动进行建模。采用自回归模型法,根据不同的到达角平均方向、发射机和接收机速度比率和到达角宽,建立了不同的车车信道。仿真结果表明所建立的信道理论值与仿真值基本一致,同时揭示了3个参数对车车、车路信道模型二阶特性的影响。为了进一步验证不同信道模型对车车、车路通信的影响,搭建了下一代智能交通通信协议IEEE 802.11p系统测试平台,结果表明在最大多普勒频移为790 Hz、信噪比为5 d B时,简单二维各向异性散射信道比AKKI信道的系统误比特率低17.17 d B,三种信道的误比特率随着移动速度、调制阶数的提高而提高。仿真结果为研究智能交通系统稳定通信建立了基础。     

双各向异性色散介质电磁波传播Z-时域有限差分分析

基于一种改进的Z变换-时域有限差分(Z-Finite-Difference Time-Domain,Z-FDTD)方法,即将双各向异性色散介质的频域本构方程先转化到Z域中,再利用Z变换的性质将其转换到时域,得到离散时域的FDTD迭代式,分析了双各向异性色散介质电磁波传播特性.由于Omega媒质是一种典型的双各向异性色散介质,以此为例编程计算了垂直入射在Omega介质板情形下产生的同极化和交叉极化电磁波的反射和透射情况,并通过算例和解析解对比验证了算法的正确性,最后对其电磁散射特性进行了分析.     

各向异性外问题的非均匀网格的自然边界元法及其耦合法

本文对于无界区域上各向异性外问题提出了在椭圆边界非均匀网格上的自然边界元法及其与有限元法的耦合法,证明相应的收敛定理和误差估计式,并且在这两种方法中引入基于等分布原理的移动网格技巧.最后,通过数值结果表明了误差收敛理论的正确性以及所提方法和技巧的有效性.     

一种改进的各向异性扩散超声图像去噪算法

针对传统的各向异性扩散算法中扩散系数函数的平滑效果不好,扩散过程中扩散门限K的选取依靠经验确定,扩散过程对图像细节保护不足的问题,提出了一种改进的各向异性扩散算法。介绍了几种当前比较典型的各向异性扩散去噪算法;在典型算法分析的基础上提出了一种基于自适应中值滤波的改进扩散模型;根据扩散系数应满足的3个条件及经典的扩散系数函数,提出了改进的扩散模型中的改进扩散系数函数;提出了一种扩散门限K的自适应选取的方法。通过在改进的扩散模型中使用改进的扩散系数函数并结合扩散门限K的自适应选取,对超声图像进行去噪。实验结果表明,所提算法优于PM模型、Catte模型、王常虹算法等,去噪后图像的FOM值比PM模型高出3.34%,PSNR值比PM模型高出0.250 6。该算法在去除散斑噪声的同时有效保护了图像的细节及边缘,有助于医务人员对患病区域的准确诊断。     

形状各向异性对垂直磁隧道结磁化动态的影响

纳米磁性结构内磁矩翻转动态特性对于磁存储以及自旋电子学的研究具有十分重要的意义。基于Landau-Lifshitz-Gilbert(LLG)方程,研究了垂直磁各向异性(PMA)磁隧道结(MTJ)的自由层尺寸及磁矩倾角对磁矩翻转动力学特性的影响。具体讨论了宏自旋(Macrospin)模型中自由层的形状和尺寸对磁矩翻转特性的影响,给出了自由层磁矩翻转时间与阈值电流密度随自由层长度、厚度变化的特征。同时也分析了自由层磁矩倾角对磁矩翻转时间及阈值电流密度的影响。结果表明,在垂直MTJ结构中,小的磁矩倾角及合适的自由层长厚比可以大幅度地缩短磁矩翻转时间及减小所需阈值电流密度。     

地磁检测器车辆检测波形分析

本文介绍了采用各向异性磁阻传感器,利用交通流测试实验系统研究车辆经过不同介质时传感器的磁场扰动,并对采集到的波形进行聚合分析得到车辆通过传感器时的特征信息,以判断部分非铁磁介质对传感器的影响程度。