巖土工程數(shù)值計算中的無網(wǎng)格方法及其全自動布點技術(shù)

無網(wǎng)格自然鄰接點法及其在巖土工程數(shù)值模擬中的應用——基于laplace插值函數(shù)提出了一種類似于無單元伽遼金法的無網(wǎng)格方法——無網(wǎng)格自然鄰接點法。該方法克服了自然單元法需要全域三角形網(wǎng)格以及無單元伽遼金法難以準確施加位移邊界條件和材料不連續(xù)條件、形函...

基于laplace插值函數(shù)提出了一種類似于無單元伽遼金法的無網(wǎng)格方法——無網(wǎng)格自然鄰接點法。該方法克服了自然單元法需要全域三角形網(wǎng)格以及無單元伽遼金法難以準確施加位移邊界條件和材料不連續(xù)條件、形函數(shù)的計算復雜、權(quán)函數(shù)的選擇困難等缺點,適合于考慮多種材料、多步施工過程等復雜巖土工程的自動數(shù)值模擬。詳細討論了這種無網(wǎng)格自然鄰接點法的分析過程和基本理論,給出其在桿、梁、節(jié)理單元和材料不連續(xù)面等方面的處理辦法,并用一些標準算例和實際的地下工程算例對本文方法的效率、精度和可靠性進行了驗證。

無網(wǎng)格法數(shù)值模擬基于變分原理,采用權(quán)函數(shù)來擬合真實解,因此,權(quán)函數(shù)的構(gòu)造形式至關(guān)重要。無網(wǎng)格法不需要網(wǎng)格單元,只需具體的節(jié)點信息,是一種很有前途的數(shù)值模擬方法。在已有研究工作的基礎上提出一種復雜河道平面區(qū)域布點算法,利用該方法生成的離散節(jié)點可直接用于無網(wǎng)格法數(shù)值模擬計算,也可以進一步利用各種網(wǎng)格化方法,由散點生成無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。為了控制散點分布密度,引入了密度控制函數(shù)。區(qū)域布點算法的一個關(guān)鍵技術(shù)是點包含算法,給出了一種既簡便又易于實現(xiàn)的算法。應用實例檢驗了所提出的方法的可行性,并編制了fortran語言環(huán)境下的自動生成程序。

逐漸發(fā)展起來的一些巖土分析手段與數(shù)學理論，如信息量法、層次分析法、隨機模擬法、無網(wǎng)絡法、數(shù)值流形法、離散元法、分形理論、可靠度分析、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡和智能巖石力學等，已經(jīng)呈現(xiàn)出綜合應用的趨勢，對于巖體力學研究而言，巖石破壞過程的漸進性、巖體內(nèi)部初始損傷的存在及塊體之間的不連續(xù)特征是必須考慮的因素，因此建立在連續(xù)介質(zhì)力學基礎上的傳統(tǒng)有限單元法具有明顯的局限性。各種新方法的涌現(xiàn)從不同方面推動了巖石力學數(shù)值計算方法的進步。

數(shù)值流形方法包含數(shù)學覆蓋與物理覆蓋雙重網(wǎng)格,數(shù)學網(wǎng)格用以構(gòu)造流形單元的插值函數(shù),物理覆蓋確定了流形單元的積分區(qū)域。數(shù)值流形方法的前處理一直是一個難題。討論了數(shù)值流形方法的網(wǎng)格自動生成技術(shù),解決了數(shù)值流形方法的前處理問題。無論是連續(xù)性材料還是非連續(xù)性材料,數(shù)學覆蓋都保持不變,因此,借助現(xiàn)有的有限元技術(shù)生成數(shù)值流形方法的數(shù)學網(wǎng)格,利用面向?qū)ο蟮木幊谭椒ㄉ闪藬?shù)值流形方法的物理網(wǎng)格。實例應用表明,這種方法是可行的和有效的。

以sph算法為代表的無網(wǎng)格方法在爆轟波的數(shù)值模擬中具有明顯的優(yōu)勢,采用sph算法模擬高能炸藥水下爆炸爆轟過程,得到了壓力、速度等時歷曲線.將數(shù)值模擬結(jié)果與理論和實驗方法得到的結(jié)果進行了對比分析,表明sph算法非常適宜處理高能炸藥水下爆炸的極短瞬時具有大變形和高度非均勻的動力學極端情形,且求解結(jié)果已達到了較高的精度。

土工網(wǎng)格是在土工格柵平面結(jié)構(gòu)的基礎上發(fā)展起來的三維加固系統(tǒng)。自８０年代法國研制開發(fā)以來至９０年代美國軍工用于沙漠風暴中的公路、機場路施工，短短十余年時間，在世界各地均有不同程度的應用。我國在塔克拉瑪干沙漠腹地進行首次應用，取得了明顯的經(jīng)濟及社會效益。

巖土工程中的數(shù)值方法——傳統(tǒng)的巖土力學研究方法包括試驗研究和理論研究，在解決實際工程問題方面都面臨著很多問題，使數(shù)值方法成為巖土力學問題的重要研究手段。介紹了巖土工程中九種數(shù)值方法的特點．討論了當前巖土數(shù)值方法存在的問題和發(fā)展前景。

巖土工程數(shù)值分析中的過渡區(qū)方法——在巖土工程中，基于實體造型進行六面體網(wǎng)格剖分時，材料分界面在實體系統(tǒng)中的存在往往會給網(wǎng)格的生成帶來很大的約束．針對這一問題，建議在實體造型階段取消一些給剖分帶來幾何拓撲困難的材料分界面，從而簡化網(wǎng)格剖分：進而...

傳統(tǒng)的巖土力學研究方法包括試驗研究和理論研究,在解決實際工程問題方面都面臨著很多問題,使數(shù)值方法成為巖土力學問題的重要研究手段。介紹了巖土工程中九種數(shù)值方法的特點,討論了當前巖土數(shù)值方法存在的問題和發(fā)展前景。

隨著cad技術(shù)在工程中的廣泛應用，如何利用cad技術(shù)來解決巖土工程問題，實現(xiàn)有限元網(wǎng)格自動剖分，將技術(shù)人員從手工劃分網(wǎng)格和讀入節(jié)點坐標的繁瑣勞動中解放出來，這一直是巖土工作者關(guān)心的問題。針對上述情況，本文介紹了在autocad2000環(huán)境下，進行有限元網(wǎng)格自動剖分的技術(shù)。其思想是先整體剖分網(wǎng)格，再讓網(wǎng)格局部適應。

針對目前國內(nèi)巖土工程類專業(yè)"數(shù)值分析軟件"課程教學存在的問題,從課程特點、教學方法改進等幾個方面對該課程的教學方法進行了探討。建議從與工程實踐相結(jié)合、增加趣味性等方面對學生興趣進行培養(yǎng)。教學方法上應注重基本概念的講解,模塊化教學和增加上機操作等方面對研究生的數(shù)值計算能力進行培養(yǎng)。

基于二維euler方程,在利用彈簧技術(shù)的移動非結(jié)構(gòu)三角形網(wǎng)格上給出了一種基于緊支徑向基函數(shù)重構(gòu)的eno型有限體積格式,方法的主要思想是先對每一個三角形單元構(gòu)造插值徑向基函數(shù),而在計算交界面的流通量采用兩點高斯積分公式以保證格式的整體精度,時間離散采用三階tvdrunge-kutta方法。最后用該格式對一些典型算例進行了數(shù)值模擬,結(jié)果表明該方法計算速度快,對間斷有很好的分辨能力。

以闡述巖土工程中數(shù)值分析方法的發(fā)展趨勢為目的,回顧了非連續(xù)變形數(shù)值分析方法的發(fā)展歷史,系統(tǒng)綜述了節(jié)理單元法、離散單元法、剛體彈簧元法等具有代表性的幾種方法的基本理論、求解過程、適用范圍和優(yōu)缺點,為今后的研究提供參考.

論述了巖土工程數(shù)值模擬的新進展和近年來新出現(xiàn)的數(shù)值模擬方法，重點介紹了無網(wǎng)絡伽遼金法（ｅｆｇｍ）和數(shù)值流形法（ｍｍ）的原理及其在巖土工程中的應用，指出了今后研究的重點方向。

巖土工程非連續(xù)變形的數(shù)值分析方法——以闡述巖土工程中數(shù)值分析方法的發(fā)展趨勢為目的，回顧了非連續(xù)變形數(shù)值分析方法的發(fā)展歷史，系統(tǒng)綜述了節(jié)理單元法、離散單元法、剛體彈簧元法等具有代表性的幾種方法的基本理論、求解過程、適用范圍和優(yōu)缺點，為今后的研究...

巖土工程數(shù)值分析方法－教學講稿——巖土工程數(shù)值分方法－教學課件

通過查閱大量關(guān)于巖土工程方面的反分析文獻資料,簡要敘述了巖土工程反分析的概念,主要方法,并且介紹了目前具有代表性的反分析模型及各自的特點和適用性,同時闡述了在巖土工程非確定性反分析研究的發(fā)展方向,以期解決復雜巖土問題。

巖土工程數(shù)值模擬新方法

采用間接方法生成四邊形網(wǎng)格,首先利用改進的兩點前沿推進法把計算區(qū)域剖分成三角形網(wǎng)格,然后采用插點和細分的技術(shù)生成單元全部是四邊形的網(wǎng)格,通過邊互換、刪點和局部插點技術(shù)進一步光滑平順,得到適用于數(shù)值計算的網(wǎng)格。剖分結(jié)果表明,該方法能夠在任意二維平面區(qū)域內(nèi)自動生成全四邊形網(wǎng)格,并能生成光滑過渡的局部加密網(wǎng)格和貼體性較好的邊界層網(wǎng)格。該方法具有算法簡單,計算量少的特點。利用所生成的網(wǎng)格對計算傳熱學中的典型算例-方腔自然對流進行求解,計算結(jié)果與基準解吻合,網(wǎng)格質(zhì)量能夠滿足數(shù)值分析計算的要求。

闡述巖土工程中位移反分析方法的基本原理,介紹各種位移反分析方法的原理、特點、應用以及所存在的問題,進一步指出智能方法、隨機不確定反分析方法和位移反分析解的唯一性將是反分析研究的發(fā)展方向。

總面積： 總開挖量 總回填量 方格網(wǎng)邊長m面積填方挖方 ahs1hs2hs3hs4hc1hc2hc3hc4h1h2h3h4m2m3m3 1200.000.000.000.000.700.261.291.48-0.70-0.26-1.29-1.484000.00-373.00 2200.000.000.000.001.291.481.332.57-1.29-1.48-1.33-2.574000.00-667.00 3200.000.000.000.001.332.570.881.84-1.33-2.57-0.88-1.844000.00-662.00 4200.000.000.000.000.881.84-0.90.48-0.88-1.