岩质边坡随强度恶化的失稳演化

以岩质边坡为实例,基于数值试验软件RFPA-2D边坡版,进行了岩质边坡在发育有各类型结构面情况中发生下滑垮塌的数值模拟。该边坡版软件是以有限元强度折减法为理论基础,通过对岩体与结构面强度的同步折减实现具有原生、构造、浅表生结构面岩质边坡的变形失稳模拟,以此得到发育有典型性结构面岩坡的变形失稳过程。     

某高速公路路堑边坡FLAC数值模拟分析

本文主要阐述了对某高速公路进行数值模拟分析并加固的具体过程。首先对沿线路堑和路堤进行了边坡设计,采用合理的加固方案对边坡进行加固。通过对边坡采用锚固的治理措施,既能保持高速公路沿线整体性,又能达到加固的目的。接着应用数值模拟的方法,分析边坡加固前后的稳定性。最后简单设计了路堑边坡坡面防护。     

基于剩余推力法对某排土场稳定性分析

利用剩余推力法的原理及北京理正计算软件特点,结合某排土场工程实际,进行排土场整体稳定性的计算。研究结果表明:采用北京理正软件能高效、准确、直观地反映排土场边坡稳定性情况。     

基于FLAC3D的露天矿边坡破坏成因研究与预测

针对某矿区发生多起大规模滑坡、崩塌等地质灾害,对露天矿的安全和正在进行的残矿回采工作造成威胁的问题,以矿区内某矿山为研究对象,利用FLAC3D软件建立露天矿坑边坡数值分析模型,采用传统地质分析方法结合数值模拟对边坡破坏成因进行分析.结果 显示,凝灰岩中发育的顺坡向节理是边坡发生滑塌的关键因素.强度折减法计算结果可知,边坡内部沿节理面形成贯通滑带,是最危险的潜在破坏面;随着时间的推移,深层节理面强度弱化,边坡可能再次发生滑塌.     

沿空留巷在厚煤层的研究与应用

为控制110采矿法采空区的稳定性,需了解采空区全生命周期围岩应力和变形演化机制。为此,本文通过数值模拟和工程数据验证理论分析结果,结果表明,采空区巷道的应力变形演化可分为11个阶段,采前围岩主要表现为小变形,主要由不平衡应力引起。为控制采空区巷道围岩变形,可利用顶切和高预应力支护技术增大围岩的最小主应力,减小围岩的最大主应力,保证应力圈远离包络面。综上,从应力演化的角度揭示了巷道变形的本质,并提出了相应的控制措施,以期为110采矿法空侧巷道控制工程设计提供理论指导。     

锚固边坡岩体流变力学数值分析

利用MSC Marc软件建立锚固边坡的整体模型,考察岩体的流变特性和锚杆的弹性模量对锚固边坡的影响,全面分析在不同流变系数的岩体和不同弹性模量锚杆的情况下边坡的变形、岩体的流变以及锚杆的应力松弛情况,为进一步改善锚固边坡的设计提供数值分析参考.     

基于FLAC3D的岩土预应力锚固支护数值模拟

为了明确预应力锚固支护的加固效果与工作性能,使用快速拉格朗日差分软件FLAC3D,实现岩土预应力锚固支护数值模拟.考虑锚固支护施工顺序,对比分析边坡锚固支护的塑性破坏发展方向与屈服规律,构建弹塑性模型用作计算在预应力情况下岩土变形所产生的变量,通过模拟岩土的接触关系,组建锚固支护模型与预应力施加方法,同时设定模拟边界,利用有限差分软件LLAC3D构建有限差分模型,对岩土工况的预应力锚固支护完成数值仿真.仿真结果证明,FLAC3D可以精确的评定预应力的数值,为维护岩土自身强度和稳定性提供坚实理论基础,保证了工程施工安全.     

基于FLAC~(3D)的引水隧洞主、支洞交叉部位的围岩变形分析

圆形洞室开挖后,岩体中形成一个自由空间,使原来处于挤压状态的围岩,由于失去了支撑而发生向洞内松动变形;如果这种变形超过了围岩本身所能承受的能力,则围岩就会发生破坏。本文应用有限差分法数值模拟软件FLAC3D对主、支洞交叉部位的隧洞围岩变形进行模拟分析。模拟结果表明,隧洞开挖后,围岩各部分的位移量较大,围岩应力集中在主、支洞交叉部位。     

人体皮肤起皱的非线性大变形分析

建立人体皮肤力学分析的多层皮肤有限元模型，对不同皮肤层分别采用超弹性和黏弹性与超弹性耦合的本构关系，利用Abaqus对两层和三层皮肤模型的非线性大变形问题进行分析，模拟皮肤起皱，并与实验结果进行比较。对比结果表明：与两层模型相比，三层模型能更真实地模拟皱纹；在相同外力下，越紧致的皮肤产生的皱纹深度越浅，皮下组织越厚的皮肤产生的皱纹深度越深。数值分析结果符合实际情况。     

恐怖组织网络的时空演化规律

为了理解恐怖组织网络的时空演化特性及形成机理,本文运用统计物理学方法,结合Multi-agent,提出了一个恐怖组织网络的时空演化模型, 并对恐怖组织网络的演化规律进行了数值模拟研究.模拟过程中考虑了恐怖组织网络在时间与空间上节点与边的动态联结变化.研究发现:网络演化过程中, 恐怖组织的网络演化不仅兼具小世界、无标度特性和等级结构,不同级别的中心节点将网络连为一体,而且存在促进恐怖网络不断演化的主要因素, 即与恐怖分子信念的增加及环境资源的增长有关; 反恐方的选择性打击对网络的增长具有抑制作用和一定的控制效果.     

质点弹簧模型在牙龈软组织形变仿真上的改进与应用

牙龈软组织的形变仿真和建模是虚拟牙齿矫正系统的重要部分.针对外力过大时传统质点弹簧模型引起的牙龈脱落牙齿的"超弹性"问题,在传统"面模型"的基础上,通过对比形变效果和形变速度来设置形变弹簧最优阈值.当形变弹簧缩短或伸长超过阈值时,将弹簧长度恢复为原始长度以作为下一次单步形变的初始长度,从而使面模型具有一种"体"的特征.在形变结束后采用"光滑度之和"来度量牙龈表面的光滑度,该方法从数值上对光滑度进行合理定义.在VTK环境下实现改进模型及相关模型,在真实扫描的牙颌三维模型数据上进行牙龈软组织形变仿真对比实验.结果表明,改进模型形变速度提高28%以上且光滑度之和明显降低,说明改进模型在保证较快形变速度的前提下较好地解决了超弹性问题.     

采空条件下上硬下软高陡坡变形破坏的数值模拟

本文以贵州地区采动边坡典型破坏实例为研究对象,运用有限差分软件FLAC_3D分析采空后不同时步时边坡体的竖直应力、水平位移和剪应变增量的发展变化规律,探讨了贵州地区此模式下采动边坡的变形破坏机制。结果表明：坡脚产生了压应力集中区,应力峰值高达4MPa,此处易发生压剪变形,在坡顶及坡面上部区域形成了拉应力区;采空下的上硬下软型高陡坡结构,使得水平位移峰值区域集中在坡顶和坡脚处;软岩与黏土坡处易产生塑性变形,硬岩能暂时阻碍了塑性区的流动,边坡体最终形成连续塑性区,导致坡顶裂缝与采空区覆岩裂隙带基本联通。     

织物模拟中的自适应网格剖分研究

本文提出一种在织物模拟中的动态网格剖分方法，针对传统模拟算法中因网格剖分固定和曲面整体网格均匀剖分造成模拟误差与计算耗费，分别从织物物理和几何角度出发，提出在动态模拟过程中的自适应的网格剖分方法。利用模拟过程中曲面片局部形变信息，对网格进行动态剖分与合并，有效提高了模拟效率。经实际应用表明：该算法具有模拟效率高、易于计算机实现等优点，特别在对非均匀形变物体模拟中，该算法从模拟效率和精度均得到满意结果。     

基于SBAS-InSAR技术的煤矿开采沉陷监测与分析

地下煤炭资源大量开采导致的地表形变,引发严重的安全和环境隐患,雷达干涉测量技术是高精度、大范围地表形变监测的重要手段之一。以辽宁省沈阳市沈北新区蒲河煤矿为例,采用SBAS-InSAR技术探测2018—2019年矿区地表形变结果,获取了采煤引起地表形变的时空分布特征,结合采场所在区域的地质条件和变形诱发因素,利用数值模拟技术对观测形变结果进行模拟分析,进而讨论了蒲河煤矿地面沉降在时间和空间上的变形规律和机制。InSAR形变监测结果显示,开采区域内存在两处沉降漏斗,且数值模拟结果与InSAR形变观测值分布规律一致,反演结果接近实际情况,可为相关部门制定地面沉降防治措施提供科学依据。     

Soft tissue deformation with reaction-diffusion process for surgery simulation

This paper presents a new methodology to conduct modelling and analysis of soft tissue deformation from the physicochemical viewpoint of soft tissues for surgery simulation. The novelty of this methodology is that soft tissue deformation is converted into a reaction-diffusion process coupled with a mechanical load, and thus reaction-diffusion of mechanical load and non-rigid mechanics of motion are combined to govern the dynamics of soft tissue deformation. The mechanical load applied to a soft tissue to cause a deformation is incorporated into the reaction-diffusion system and consequently distributed among mass points of the soft tissue. An improved reaction-diffusion model is developed to describe the distribution of the mechanical load in the tissue. A generic finite difference scheme is presented for construction of the reaction-diffusion model on a 3D tissue surface. A gradient method is established for derivation of internal forces from the distribution of the mechanical load. Real-time interactive deformation of virtual human organs with haptic feedback has been achieved by the proposed methodology for surgery simulation. The proposed methodology not only accommodates isotropic, anisotropic and inhomogeneous materials by simply modifying diffusion coefficients, but also accepts local and large-range deformations simultaneously.     

Real time 3D simulation for nose surgery and automatic individual prosthesis design

This paper presents an intuitive nose surgery planning and simulation system, using 3D laser scan image and lateral X-ray image, to provide high quality prediction of the postoperative appearance, and design the patient specific prosthesis model automatically. After initial registration, the internal surface of soft tissue at the nose region was generated by the statistical data for soft tissue thickness adapted by the individual thickness information from the X-ray image. Then, the sketch contour of the 3D scan data on the lateral X-ray image was modified manually or adjusted automatically according to some aesthetic statistical data, to drive the simulation in real time by the state-of-the-art Laplacian surface deformation method. When satisfied with the 3D postoperative appearance, the deformation was mapped to the internal surface of soft tissue, and the change before and after simulation was utilized to generate the patient specific prosthesis model automatically. The surgeons who used the system confirmed that this planning system is attractive and has potential for daily clinical practice.     

有限元法数值仿真技术在材料成形多媒体教学中的应用

金属材料塑性成形课是工科院校材料成形专业面向本科生开设的基础课程之一,在该课程的多媒体教学中灵活应用基于有限元法的数值仿真技术,以动画形式生动展示金属材料的塑性成形过程,并调用与成形过程相关的数值分析数据,有利于加深学生对金属塑性成形基本理论和概念的理解与掌握,激发学生浓厚的学习兴趣,提高学生综合分析的能力。教学实践表明,基于有限元法的数值仿真技术是多媒体教学环境下实现金属材料成形过程动态演示与数值分析的强有力工具。     

Finite element analysis of steel rolling processes

The numerical simulation of rolling processes requires the coupling of several models that describe different physical phenomena such as the deformation of the work-piece together with its thermo-metallurgical evolution and the thermal evolution of the rolls together with its mechanical deformation. In this paper we develop the coupling between the purely mechanical model of the work-piece and the thermo-mechanical model of the rolls. We test the numerical formulation in the analysis of the hot rolling of steel coils and in the analysis of the hot mandrel rolling of seamless steel tubes.     

Numerical simulation of torsional wave propagation in an elastic-viscoplastic stepped bar

This paper presents a numerical simulation for the propagation of torsional waves in an elastic-viscoplastic stepped bar subjected to torsional impact at its end surface. The equations governing the dynamic torsional deformation of the stepped bar are solved by means of the method of numerical integration along bicharacteristics. The stability and convergence of the present numerical technique are investigated by examining the error in the total energy of the numerical solution as time increases.