射线追踪法的现状和展望

射线追踪法作为一种快速有效的波场近似计算方法,不仅对研究波在介质中的传播路径有重要意义,而且能快速反演并成像。在收集、研究国内外相关文献的基础上,介绍射线追踪法的现状及今后发展的展望。     

三维微地震监测中射线追踪算法的研究与应用

通过建立三维地质体模型、设计射线追踪算法等,对四川省某水电站围岩施工阶段进行了三维微地震监测,并介绍了具体的监测方法,监测结果表明,三维地震监测方法在实际工程应用中取得了良好的效果。     

射线追踪中介质模型的光滑问题

介绍了在射线追踪程序中对离散网格形式下速度模型进行光滑处理的一种方法,并通过实例进行检验,检验结果表明:较高程度的光滑使射线追踪计算得更快,但过度的光滑会使偏移成像的质量降低.     

基于改进樽海鞘算法优化纯追踪模型的隧道台车路径追踪控制

提出一种基于改进樽海鞘算法优化纯追踪模型前视距离的台车路径跟踪控制方法,将纯追踪算法与集群智能优化算法相结合,对台车进行自动驾驶路径追踪控制研究。建立台车抽象数学模型,确定台车跟踪路径过程中的转向半径。基于提高全局搜索能力和局部深度寻优能力,对樽海鞘算法进行改进,并进行性能分析,结果表明改进的樽海鞘算法具有更快的收敛性。设计模糊纯追踪控制器,将其与改进樽海鞘算法优化纯追踪模型前视距离的控制器进行对中直线、变道回旋曲线及正弦曲线的路径追踪仿真试验,并将试验结果进行对比。对比结果表明,在追踪曲率变化很大的正弦曲线时,改进樽海鞘算法优化纯追踪模型前视距离的控制器可以更加稳定地对正弦曲线进行路径追踪,稳态横向误差与航向角误差均小于模糊纯追踪控制器,而且,改进樽海鞘算法优化纯追踪控制器还能有效提高收敛速度和稳定性。     

三维斑点追踪技术评价2型糖尿病及慢性肾功能不全患者左心室整体收缩功能

目的:采用实时三维斑点追踪技术(3-dimensional Speckle Tracking Imaging,3D-STI)评价2型糖尿病(T2DM)及慢性肾功能不全患者(CRF)的左心室整体收缩功能。方法:收集2015年6月-2016年6月本院T2DM及CRF患者91例,分为T2DM无CRF组30例,CRF无T2DM组33例,T2DM合并CRF组28例,另选35例健康志愿者为对照组。采集左心室全容积图像,应用3D-STI技术,获得各组左心室整体纵向收缩期峰值应变(GLS),左心室整体径向收缩期峰值应变(GRS)、左心室整体圆周收缩期峰值应变(GCS)、左心室整体面积收缩期峰值应变(GAS),左心室射血分数(LVEF),比较各组指标间的差异。结果:与对照组比较,T2DM无CRF组、CRF无T2DM组、T2DM合并CRF组的GLS、GRS、GAS、GCS均减低,差异均有统计学意义(P<0.05);与T2DM无CRF组、CRF无T2DM组比较,T2DM合并CRF组的GLS、GRS、GAS、GCS均减低,差异均有统计学意义(P<0.05);T2DM无CRF组与CRF无T2DM组比较,上述参数差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:采用3D-STI可早期、敏感的评估T2DM及CRF患者的左心室收缩功能的变化及心肌的损伤情况。T2DM及CRF患者左心室收缩功能及心肌均有损害,而T2DM合并CRF患者,其心肌损害进一步加重。     

结构在复杂加载路径下的拟静力实验方法及控制

论述了结构在复杂加载路径下的拟静力实验方法和控制,基于WINDOWS-NT平台和Visual C++语言开发了可进行三维任意加载路径下的拟静力加载实验控制软件TUFT。实验控制可以同时采用位移控制和力控制两种加载方式。在控制软件TUFT中加入了数据采集部分,使实验加载和数据采集同步进行,形成了完善的结构实验系统。具体试件实验检验了控制软件的性能和数据采集的使用功能。     

随机地震作用下三维桁架结构拓扑优化

建立了以结构体积最小为目标、指定节点响应方差为约束的优化模型,采用时域显式法分析了随机地震作用下结构响应及其灵敏度,并结合全局收敛的移动渐进线法(GCMMA)求解了结构拓扑优化问题,最后通过三维桁架结构数值算例验证了该拓扑优化的可行性。     

“大思政”格局视域下“城乡规划原理”课程思政建设路径探索

课程思政是当前高校思想教育体系的重要环节,是落实“立德树人”和构建“三全育人”大思政格局的时代要求。“城乡规划原理”作为城乡规划学专业核心理论课程,对未来规划师的职业素养和责任感培养起着重要作用。在对课程思政概念进行综述分析的基础上,基于课程思政建设的必要性及“城乡规划原理”课程思政建设存在的问题,从修订课程大纲、建立思政元素库、优化激励和建立评价机制等方面,提出课程思政建设路径,助力培养具有家国情怀的未来规划师。     

剪切路径对土与结构接触面三维循环特性影响研究

运用80t大型三维接触面试验机,通过改变往返圆弧剪切路径的半径和旋转角度幅值研究不同剪切路径下接触面三维循环力学特性,重点分析了剪切路径的影响规律。剪切路径由于影响两正交切向位移大小、方向转变及结构面附近土颗粒运动形态,从而导致接触面剪切体变及可逆性剪切体变-x或y向位移关系、切向应力位移关系及切向应力间关系形式差异显著。随旋转角度幅值的增大,接触面x向应力位移关系形式由双曲线向椭圆形转变;残余摩擦角由35°逐渐减小到33°,而后趋于稳定;峰值摩擦角则保持35°不变。不同剪切路径下接触面力学特性亦有诸多相同之处：抗剪强度具有各向同性;往返型路径下均产生明显的不可逆性和可逆性剪切体变,随循环剪切的进行,前者单调增长,后者峰值逐渐减小而后趋于稳定;不同剪切路径下接触面可逆性剪切体变-主切向位移关系及主剪应力-主切向位移关系具有良好的一致性;且后者曲线形式随循环剪切的进行由双曲线形式逐渐向理想弹塑性模式转变。     

地基沉降作用下混凝土结构内部损伤状态X射线试验研究

采用足尺模型模拟地基沉降对养护期混凝土结构影响,通过对典型混凝土样本的大功率X射线切片扫描和三维重构,研究了不同养护龄期混凝土在地基沉降作用下内部结构、微裂缝及其断裂损伤状态。结果表明：地基沉降量及沉降时间对混凝土胶结状态有不同程度影响,地基沉降量越大,其粗骨料与周围的胶结情况越差,内部微裂缝出现的概率更高;初凝混凝土受地基沉降作用后,粗骨料周边易被折断或拉裂,萌生张拉裂缝;混凝土内部孔隙、裂纹、缺陷等损伤区域在地基沉降作用下存在扩展演化和微裂缝相互贯通和断裂局部化的可能性,对结构抗渗性和耐久性存在影响。研究结果可为大型污水处理池等混凝土结构抗渗设计提供参考。     

网壳结构平衡路径全过程跟踪的新策略

对网壳结构的平衡路径全过程跟踪 ,提出了法平面约束与柱面约束相结合的迭代格式 ,提出了同时考虑当前刚度与上次迭代次数的增量步自动加载策略。大量算例表明 ,所提方法效果显著、适应性强。     

弹性波层析成像及其在土木工程中的应用

对弹性波层析成像理论和算法进行系统研究。射线追踪是建立在几何光学近似的基础上,合理选择弹性波源使之在介质中有较大的波速梯度,则在土木工程中应用弹性波层析成像能够满足其理论前提;提出二阶段射线追踪的快速方法,第一阶段采用改进的扫描法初选射线路径,第二阶段对初选射线路径进行扰动分析确定最终射线路径;讨论离散反演问题解的性质,特别是对于混定问题采用奇异值分解理论可获得满意的解估计,在减小解方差的同时也降低解的分辨半;研制弹性波层析成像系统,数值仿真表明软件正确可靠,工程实例表明该技术在土木工程中有显著的推广应用价值。     

孔隙介质三维逾渗机制数值模拟研究

 论述三维孔隙介质的逾渗研究方法，基于VC++6.0开发三维逾渗模拟软件。利用重正化群原理，通过数值模拟的方法研究孔隙介质三维逾渗机制和逾渗团特性，提出有效表面积率概念。研究结果表明：团的数量随着孔隙率的增加先增加后减小，在孔隙率为0.20时达到最大值；随着孔隙率的增加，最大团表面积在孔隙率大于阈值时开始快速增加，然后呈减小趋势，在孔隙率为0.55时达到最大值，此时的有效表面积率达到0.98；当孔隙率为逾越阈值0.311 6时，发现逾渗团的大小是一种统计上的随机分形，其分形维数D = 2.934。     

基于三维离散–连续耦合方法的分层介质中桩端刺入数值模拟

使用离散–连续耦合的方法模拟分层介质中桩端的刺入过程,即在桩端刺入影响较大的区域采用离散元模拟,在离桩较远的区域采用连续单元模拟,开发FLAC3D和PFC3D的结合模块,通过交界处离散颗粒与连续单元的相互接触位移作用实现耦合。通过与有关的数值模拟和离心机试验比较可知,离散–连续耦合方法能高效且合理地模拟分层介质中桩端的刺入过程。研究表明分层介质中桩端刺入存在桩端阻力极限值,上覆软弱层对极限桩端阻的大小的影响效果不明显,但上覆软弱层的存在使得分层介质中桩端阻力达到极限值所需刺入深度远小于纯砂中。综合分析桩端土体宏细观参数的变化规律可得：(1) 与桩端接触的土体被逐渐压密,与桩端连成整体,颗粒基本不旋转,以竖向位移为主;(2) 与桩侧接触的土体颗粒,沿刺入方向发生滑动,颗粒基本不旋转,以竖向位移为主;(3) 稍远区域的颗粒受剪胀作用影响剧烈旋转,以斜向下挤扩运动为主。     

高温岩体地热开发的块裂介质固流热耦合三维数值模拟

在深入论述高温岩体地热开发研究与发展现状的基础上，提出了高温岩体地热开发的块裂介质固流热耦合数学模型及其数值模拟方法，提出了该数学模型详细的求解策略与求解方法，对6000m深的高温岩体地热开发进行了详细的数值分析，揭示了：（1）岩体温度随地热提取降低及其分布变化的规律；（2）岩体中基质岩块内、裂缝内应力随地热提取的降低规律；（3）裂缝宽度随地热提取变化的规律，对高温岩体地热开发决策、技术方案选择提供了理论基础及其方法。     

二维双相介质多参数反演的同伦法

从材料响应的理论合成应与实际测量数据相拟合这一出发点，双相介质波动方程参数的反演，可以转化为非线性算子方程的零点求解问题，然后用同伦方法求出非线性算子等于零的根作为反问题的解。本文将同伦方法应用于具有边界元数值解的二维双相介质波动方程的多参数反演，并将反演结果同非线性全局优化方法进化策略法进行了比较，数值计算结果表明了同伦方法的可行性和有效性。     

裂隙岩体三维网络流的渗透路径搜索

裂隙是岩体的主要渗透通道,但裂隙网络的分布非常复杂,只能借助计算机模拟技术。以随机不连续面三维网络计算机模拟技术构筑岩体裂隙系统的空间分布,为岩体水力学问题研究提供岩体空隙结构的物理背景;依据计算几何学提出三维空间裂隙间相互位置关系模式和相应的判定算法,并建立裂隙网络系统渗流模型和表征裂隙间相互位置关系的图论数学模型,经定义边界条件、确定连通分量、删除孤立裂隙等一系列预处理后,实现了裂隙岩体三维网络流渗透路径的计算机搜索。     

饱和–非饱和介质水–应力耦合弹塑性二维有限元分析

从建立应力平衡方程、水连续性方程和弹塑性矩阵入手,使用Galerkin方法,将各控制方程分别在空间域和时间域进行离散,初步开发出了一个用于分析饱和–非饱和孔隙介质中水–应力耦合弹塑性问题的二维有限元程序。通过引入一组特定的与非饱和状态有关的计算公式,对一个假定的非饱和土体中水–应力耦合问题进行了数值计算,考察了不同时间土体中的位移、孔隙水压力、有效主应力、流速和塑性区的分布,定性验证了该程序的正确性。     

硬化土本构模型在FLAC3D中的开发及应用

 基于塑性增量理论,推导硬化土本构模型的有限差分格式。在VC++编程环境下,利用FLAC3D提供的二次开发平台,编制硬化土本构模型的有限差分程序,实现硬化土本构模型在FLAC3D中的二次开发,并给出二次开发的步骤、方法和编程要点。通过不同应力路径室内试验结果与采用不同本构模型的FLAC3D数值计算结果进行对比分析,验证硬化土本构模型在FLAC3D中二次开发的正确性和必要性。对比分析表明：采用硬化土本构模型的FLAC3D数值计算结果与试验结果吻合较好,而且硬化土本构模型的模型参数可从常规三轴试验获得,模型参数简单,硬化土本构模型不仅能够反映土体的非线性特性,还能够反映深基坑工程复杂的应力路径,与其他土体本构模型相比,硬化土本构模型更适合用于深基坑工程的计算分析。硬化土本构模型在FLAC3D中二次开发的实现,扩大了FLAC3D的适用范围,在一定程度上弥补FLAC3D在分析岩土工程尤其是深基坑工程方面上的不足。     

饱和-非饱和介质水-应力耦合弹塑性二维有限元分析

从建立应力平衡方程、水连续性方程和弹塑性矩阵入手，使用Galerkin方法，将各控制方程分别在空间域和时间域进行离散，初步开发出了一个用于分析饱和-非饱和孔隙介质中水-应力耦合弹塑性问题的二维有限元程序。通过引入一组特定的与非饱和状态有关的计算公式，对一个假定的非饱和土体中水-应力耦合问题进行了数值计算，考察了不同时间土体中的位移、孔隙水压力、有效主应力、流速和塑性区的分布，定性验证了该程序的正确性。