基于三维地质模型的岩土工程有限元自动建模方法

在岩土工程有限元数值模拟中,复杂的地质环境使得建模困难,模型一般都被简化处理。其结果直接影响计算的准确性。借助地质模型能最大程度地表达地质实际的特点,将地质模型和数值模型相结合,提出一种新的岩土工程有限元建模方法--CRM地质模型转化法。其核心思想是将三维地质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。具体转化过程为:①根据计算范围对地质模型进行区域切割;②从切割模型提取控制数据进行网格重构;③对重构模型按地层属性自动剖分有限元网格;④将网格数据导入数值分析系统完成建模。通过编程实现与实例验证,这种方法能准确生成复杂模型网格,整体建模速度快,自动化程度高,且能方便地模拟开挖过程,并可为不同的数值分析系统使用,极大地提高了前处理工作的效率。     

基于三维地质模型的工程岩体结构精细数值建模

针对岩体结构数值模拟分析前处理工作中存在的地质模型建立、空间单元划分等难点,提出将三维地质模型与数值模拟分析进行耦合来简化其前处理的具体思路和方法。在三维地质建模系统中,建立精细的工程地质三维统一模型,通过单元网格几何模型的自动生成和模型数据的转换输入,可快速、准确地为岩体结构数值模拟分析提供不同类别、信息丰富的精细三维网格剖分模型,不仅简化了数值计算分析的前处理工作,同时也可丰富三维地质模型的属性信息,为工程设计与优化提供更直观、便捷的信息平台。     

基于Surfer平台的FLAC3D三维地质建模方法与模型验证

网格建模是数值模拟工作的前提,复杂三维地质模型的建立一直是FLAC3D前处理内容的短板.因此,本文详细介绍了基于Surfer平台的FLAC3D三维地质建模方法在实际地质工作中的建模流程和操作步骤,同时为验证该方法的可行性和模型的可靠性,以某滑坡为例完成三维网格建模,并模拟该滑坡在天然工况下的位移结果,与现场监测数据进行...     

适于数值模拟的三维工程地质建模方法

数值模拟已成为工程地质、岩土工程领域的重要工具,然而目前该技术还普遍存在定性效果好而定量程度偏低的弱点。计算模型难以真实地反映复杂的地质实际与工程实际是影响计算结果可靠性的重要原因之一。为了提高数值模拟中地质建模的效率与可靠性,在边界表示法的基础上,提出了一种适合于数值模拟的三维工程地质建模方法。该方法先构建模型的统一线框架,线框架由若干简单弧组成。以线框架为约束,对原始界面进行编辑与重构,保证界面之间的无缝连接。利用块体搜索方法形成若干由编辑后的界面围成的块体,组成无缝模型。通过界面的复制与平移,解决超薄层块体问题。对于超小夹角块体,将交线两侧的三角形单元适当地绕交线旋转,增大夹角,以提高网格质量。利用网格前沿方法将无缝模型剖分成四面体网格,并结合岩体质量分级,形成适合于数值模拟的计算模型。在某水电工程的坝基稳定性分析项目中,利用该方法为FLAC3D建立了计算模型。更多还原 AbstractFilter('ChDivSummary','ChDivSummaryMore','ChDivSummaryReset');     

钢纤维活性粉末混凝土三点弯曲试验数值模拟

运用Matlab软件编程,实现了钢纤维体积含量为1%的活性粉末混凝土棱柱体试件(40 mm×40 mm×160 mm)数值建模过程并储存钢纤维端点坐标值。对棱柱体试件进行六面体单元网格划分(六面体单元边长设定为2 mm)并记录六面体单元节点坐标值。由Matlab软件编程对棱柱体试件域内由钢纤维端点及六面体单元节点形成的点云进行四面体单元网格划分及网格质量优化,形成钢纤维RPC棱柱体数值试件。把数值试件导入LS-DYNA软件,钢纤维设定为杆单元,RPC基质选用Solid164单元,钢纤维杆单元与RPC基质单元均满足各向同性线弹性本构模型,通过对棱柱体试件三点弯曲试验进行数值模拟,发现数值模拟结果与试验结果一致性较好,说明该数值模拟方法合理可行。     

金属波纹拱壳屋顶有限元模型的自动生成

用细化有限元模型网格的方法来模拟金属波纹拱壳屋顶结构实际的波纹形状是一种有效的分析方法 ,但却使得网格非常密集 ,有限元模型比较复杂。应用有限元网格自动剖分理论 ,采用平面超单元变换剖分法 ,编写程序实现了金属波纹拱壳结构有限元模型网格的自动剖分 ,大大节省了计算机建模时间 ,并避免了在手动建模及划分有限元网格时所出现的误操作     

基于Surfer和ANSYS复杂地质体的FLAC~（3D）实体建模

针对FLAC3D软件建立复杂三维地质体模型难度很大的问题,提出了一种快速建模方法,即以Surfer和ANSYS软件为过渡平台,利用它们强大的数据处理和建模、剖分网格的前处理功能,然后把复杂模型导入FLAC3D,从而实现在FLAC3D里快速、准确建模的目的,同时通过某水电站的引水隧洞工程区的三维建模实例验证了该方法的有效性和可行性。     

规则六面体多重网格生成方法的研究

本文介绍了CFD前处理技术的重要性和网格自动生成技术的发展现状,根据多重网格法的基本思想和应用,开发了基于Windows平台的前处理软件,实现了规则六面体多重网格的自动生成。在进行网格划分时,该软件可以根据需要对边界进行疏密不同的局部单重网格划分,然后在单重网格基础上进行加密划分,最后建立粗细网格间的节点坐标映射,生成多重网格。采用此软件,对室内空气数值模拟中的典型几何模型进行了网格划分,生成了高质量的规则六面体网格,从而证明了该软件能有效且方便地应用于室内空气数值模拟中。     

计算机在地质体三维可视化中的运用

计算机技术的不断发展进步,使得在计算机上真实的再现三维图形成为现实。地质体的三维可视化技术其主要分析方法是在掌握地质的形态和属性等各方面特征后,采用基于体模型和面模型方法来建立三维模型。本文主要研究了面模型的实现方法。利用己有的勘探资料和三角剖分技术将层位离散化成三角网格,建立三维地质体块。地质体三维可视化技术的计算机实现方法主要意义在于表达和再现地质体与地质环境,进而辅助工程设计、施工与决策。     

复杂地基心墙堆石坝三维建模及渗流特性分析

随着BIM技术在水利水电行业中的运用发展,创建仿真三维地质及枢纽建筑模型得到了大力推动,使得建立仿真整体枢纽有限元模型成为可能,进一步提升了数值模拟分析在工程建设及安全评价等工作中的作用。本文利用Rhino及Inventor软件建立心墙堆石坝枢纽区三维复杂地质模型及建筑物实体模型,结合Abaqus软件强大的实体布尔运算功能,避免了Inventor实体模型直接导入Abaqus时可能出现的几何信息错误,通过Abaqus对枢纽实体模型进行了有限元网格划分及优化,建立三维渗流有限元网格模型并进行了渗流特性分析。研究成果可为三维仿真建模及数值计算分析(CAD/CAE)集成技术提供参考。     

基于ANSYS平台复杂地质体FLAC3D模型的自动生成

由于 FLAC3D软件建模难度大,提出了一种快速建模方法,即以 ANSYS 有限元程序完成的复杂地质体建模、网格划分为基础,采用 Visual Basic 语言编写了 FLAC3D-ANSYS 接口程序,实现了 FLAC3D软件建模的直观、快速和自动化。通过新疆下坂地水库坝址区和北京地铁四号线车站三维建模实例检验了该方法的有效性和可行性。该方法是运用不同程序优点解决复杂工程地质问题的典型范例。     

基于单元重构的岩土工程复杂地质断层建模方法

 针对岩土工程数值分析中地质断层建模困难的问题,提出基于单元重构的岩土工程复杂地质断层建模方法。该方法首先对分析对象进行独立离散,建立不考虑地质断层的模型。再通过单元重构,可将地质断层嵌入已建模型,实现复杂地质断层的自动建模。所谓单元重构,是首先使用八节点六面体单元,建立不考虑断层的分析模型,再借助四节点四面体,五节点四棱锥和六节点三棱柱等单元形态,对地质断层穿过的网格进行处理,重构为由多种单元形态构成的模型。然后结合岩土工程断层建模实例,将该方法应用于复杂地下岔管、重力坝坝肩和坝基以及大型地下洞室群的断层建模,可证明其有效性。进一步以大型地下洞室群为例,将考虑地质断层的洞室群模型导入通用软件,采用实体单元模拟地质断层进行开挖计算,并与不考虑断层的情形对比分析发现,考虑地质断层后,围岩位移和应力分布都呈现出不连续性,被断层切割部位的围岩变形增大,应力出现松弛。这表明含有地质断层的重构模型可以用于数值计算,且能有效反映出地质断层对洞室围岩稳定的影响,从而可证明该建模方法的可靠性,为岩土工程的复杂地质断层建模提供便捷的实现途径。     

网格自动生成技术进展综论

网格自动生成技术是目前数值模拟中的关键技术之一。该文在分析大量的文献基础上,对网格自动生成方法进行了比较全面的总结,并指出它们各自的优缺点。同时指出了网格自动生成技术在计算流体力学(CFD)上的重要作用,分析了国内外在网格自动生成技术上的巨大差异,提出了国内开发CFD软件和进行网格自动生成技术研究的必要性。     

高陡边坡稳定性评价与优化设计集成技术研究

为提高复杂地质条件下高陡边坡建模、稳定性评价与优化设计的准确性和效率,依托城门山铜矿高陡边坡,提出了一套融合地形信息、地质信息与力学信息的集成技术。充分利用已有地质数据,应用Dimine数字采矿软件系统平台,提出基于勘探线地质剖面建立高陡边坡三维地质模型的方法,实现复杂岩体的三维可视化。对三维地质模型进行剖切运算获得计算剖面,转换为AutoCAD绘图交换文件,导入Slide边坡稳定分析软件,实现数据文件在地质建模和力学分析软件之间的无缝传递。自动搜索求解计算模型的最小安全系数和临界滑动面,实现复杂地质条件下高陡边坡稳定性评价。最后,提出了一种基于二分法的边坡结构参数严格优化方法。     

向家坝水电站VII坝址三维地质建模研究

以向家坝水电站VII坝址为例,讨论了三维地质建模的几个关键问题及其处理方法:①多源数据的整合方法;②采用Laplace插值点和原始数据点共同构造地质曲面的方法;③基于裁剪的近层状地质体的构造方法。展示了向家坝VII坝址三维地质模型在显示、自动成图、虚拟现实漫游和三维数值计算等方面的应用效果。     

Influence of cell geometry and mesh resolution on large eddy simulation predictions of flow around a single building

A number of research studies have employed a wide variety of test conditions to numerically assess flow field around buildings. In such studies, the employed mesh system and its resolution played a crucial role in determining the ultimate degree of solution accuracy. The objective of this study is to better establish a quantitative assessment of the influence of cell geometry and mesh resolution on the numerical predictions of large eddy simulation (LES) of the flow field around a single building. In order to achieve this objective, a number of mesh styles including conventional hexahedral-based mesh, tetrahedral-based mesh, and prism-based mesh have been considered. In addition, hybrid meshes of tetrahedron and hexahedron cells are also considered. In each mesh style, four grid resolutions were investigated: coarse, medium, fine, and very fine. Accuracy of the simulation has been assessed by applying comparisons to the experimental data available in literature. Moreover, quantitative grid convergence was calculated based on the grid convergence index, which accounts for the degree of grid refinement. Future studies are needed to analytically evaluate the influence of cell geometry on the solution accuracy and to more precisely evaluate other grid system options including various forms of hybrid configuration meshes.