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考虑局部场地效应的土-结构动力相互作用SEMFEM耦合模拟方法
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作者 于彦彦 刘梦娇 丁海平 《力学学报》 北大核心 2025年第6期1432-1445,共14页
考虑局部场地影响的结构地震反应分析中,合理有效的地震动输入非常关键.基于分区计算思想,发展了一种谱元和有限元耦合的两步模拟方法.首先,采用谱元法(SEM)结合多次透射公式(MTF),模拟平面波入射下仅含局部场地模型内部缩减计算域边界... 考虑局部场地影响的结构地震反应分析中,合理有效的地震动输入非常关键.基于分区计算思想,发展了一种谱元和有限元耦合的两步模拟方法.首先,采用谱元法(SEM)结合多次透射公式(MTF),模拟平面波入射下仅含局部场地模型内部缩减计算域边界区节点的位移时程.结合谱元法的特点此时可采用只需满足背景场地模型模拟精度要求的相对粗略的网格.其次,将上述位移时程直接施加于土-结构计算域的边界区节点完成地震动输入,采用有限元法(FEM)模拟土-结构系统的动力反应.此时可对结构域采用精细化网格建模,并基于MTF实现结构引起的外行散射波的吸收.相比传统域分解法(DRM),方法省去了地震动输入所需的人工边界处等效节点力的计算而直接实现位移时程输入,且对不同属性介质可采用相同的计算式而无需修改.基于均匀半空间模型、盆地场地模型和地表局部凹陷模型采用整体方法解的对比验证了该方法的精度和有效性,同时讨论了子区域选取形状及多次透射公式阶数对模拟结果的影响.最后通过考虑盆地效应与否时地铁车站模型和地上框架结构模型在时域和频域内地震动反应的对比,验证了进行结构地震反应模拟时考虑局部场地影响的重要性. 展开更多
关键词 局部场地效应 结构地震反应 谱元法 有限元法 多次透射公式
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地震波形伴随层析成像: 1.SEM-FDM混合正演方法 被引量:1
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作者 李孟洋 章文波 +1 位作者 刘少林 杨顶辉 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4266-4288,共23页
地震波形伴随成像是通过正演波场和伴随波场构建误差泛函关于模型的Fréchet导数. 在波形伴随成像中, 需要数值求解地震波运动方程得到正演波场和伴随波场. 目前, 谱元法(Spectral-element method, SEM)作为地震波场正演模拟方法在... 地震波形伴随成像是通过正演波场和伴随波场构建误差泛函关于模型的Fréchet导数. 在波形伴随成像中, 需要数值求解地震波运动方程得到正演波场和伴随波场. 目前, 谱元法(Spectral-element method, SEM)作为地震波场正演模拟方法在地震波形伴随层析成像中得到了广泛应用. SEM具有网格的灵活性, 计算精度高, 且能自然满足自由地表边界条件. 然而, 在复杂模型中SEM能否得到高精度地震波场, 取决于能否构建高质量网格模型. 当模型复杂时较难构建高质量网格模型. 为了实现复杂模型中地震波场高效数值模拟, 本文发展了谱元法和有限差分法(Finite-difference method, FDM)混合方法, 即SEM-FDM混合方法, 其核心思想是避免使用复杂网格模型. SEM-FDM混合方法在近地表处使用SEM模拟地震波场, 利用傅里叶级数近似起伏地表, 根据傅里叶级数和控制参数自动快速生成网格. 在远离起伏地表的区域, 利用FDM模拟地震波场, 采用规则网格刻画模型, 借助非均匀有限差分格式模拟非均匀介质中地震波传播. SEM-FDM混合方法通过设置数据传输层将SEM和FDM耦合. 本文进行了多组数值算例, 用于验证SEM-FDM混合方法模拟复杂模型中地震波传播的高效性. 数值算例说明了复杂模型中使用SEM-FDM混合方法可获得高精度的地震波模拟结果. 本文研究为复杂模型中地震波形伴随层析成像提供了高效正演模拟工具. 展开更多
关键词 伴随层析成像 谱元法 有限差分法 正演模拟 混合方法
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基于波动方程的地震波数值模拟研究综述 被引量:1
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作者 李航 孙宇航 +2 位作者 李佳慧 李学贵 董宏丽 《吉林大学学报(地球科学版)》 北大核心 2025年第2期627-645,共19页
地震波场数值模拟在地震勘探、地震资料处理和地球构造研究等方面发挥着重要的作用。波动方程数值模拟方法充分考虑了地震波传播的动力学特征和几何学特征,可以为地震波传播机理的研究和复杂地层的解释提供强有力的理论支持,是目前应用... 地震波场数值模拟在地震勘探、地震资料处理和地球构造研究等方面发挥着重要的作用。波动方程数值模拟方法充分考虑了地震波传播的动力学特征和几何学特征,可以为地震波传播机理的研究和复杂地层的解释提供强有力的理论支持,是目前应用较为广泛的地震波场数值模拟方法之一。本文调研了五种基于波动方程的数值模拟方法:有限差分法易于理解,但数值频散问题明显;伪谱法精度高,但计算效率低;有限元法适用于复杂模型,但计算资源消耗大;谱元法适合高精度问题,但对计算内存需求较高;基于物理信息神经网络的深度学习法具有较强的适应性,但训练成本较高。并分别叙述了这五种数值模拟方法的理论基础、适用条件和最新进展。未来,地震波场数值模拟方法应结合深度学习等最新技术,优化边界条件模拟真实的边界反射情况,提高模拟的精度和效率。 展开更多
关键词 波场模拟 有限差分法 伪谱法 有限元法 谱元法 物理信息神经网络
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基于谱元法的任意边界层合圆柱壳振动特性分析
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作者 吴江海 朱真慧 +2 位作者 胡东森 段勇 尹志勇 《振动与冲击》 北大核心 2025年第9期37-44,108,共9页
随着复合材料应用越来越广泛,其振动特性成为相关工程与学术研究热点。基于层合理论,采用谱元法建立了层合圆柱壳动力学计算模型,给出了层合圆柱壳动刚度矩阵表达式。与有限元计算固有频率和振动位移曲线对比,验证了计算方法的正确性。... 随着复合材料应用越来越广泛,其振动特性成为相关工程与学术研究热点。基于层合理论,采用谱元法建立了层合圆柱壳动力学计算模型,给出了层合圆柱壳动刚度矩阵表达式。与有限元计算固有频率和振动位移曲线对比,验证了计算方法的正确性。进一步分析了层合圆柱壳两端弹性边界条件对层合圆柱壳固有频率的影响,给出了层合圆柱壳三个方向的机械阻抗曲线,并研究了弹性边界对机械阻抗的影响。研究发现,两端弹性刚度增加,固有频率升高,机械阻抗共振峰向高频移动。研究结果可为工程中层合圆柱壳的声学设计提供参考。 展开更多
关键词 谱元法 层合圆柱壳 任意边界 振动特性 阻抗
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基于粒子群的四边形网格优化方法
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作者 邓飞 杨少辉 +2 位作者 吕盼盼 罗开云 彭文 《石油地球物理勘探》 北大核心 2025年第2期382-391,共10页
随着中国油气勘探不断深入发展,地质条件日趋复杂,谱元法作为地震勘探技术应用于油气勘探的需求逐渐迫切。正演模拟中,谱元法对四边形有限元网格的质量提出了较高的要求,如何针对复杂地质模型生成高质量的四边形网格模型,是谱元法顺利... 随着中国油气勘探不断深入发展,地质条件日趋复杂,谱元法作为地震勘探技术应用于油气勘探的需求逐渐迫切。正演模拟中,谱元法对四边形有限元网格的质量提出了较高的要求,如何针对复杂地质模型生成高质量的四边形网格模型,是谱元法顺利应用于地震勘探领域的重要技术问题。利用Frontal-Delaunay算法和Blossom-Quad算法分别对生成三角形网格和合并三角形生成四边形网格的过程进行优化,可间接生成较优的初始四边形网格模型,然而对于复杂地质模型,生成的初始四边形网格还存在拓扑错误、凹四边形等问题。为此需要研究一种对初始四边形网络进一步优化的二次优化算法,针对网格中的畸变结点,确定其解空间和优化损失函数,在解空间中初始化粒子群,通过迭代修正畸变结点的位置,实现四边形网格的整体优化。复杂地质模型的实验结果表明,二次优化算法可以完全消除初始四边形网格中存在的拓扑错误或退化四边形,且优化后四边形边长更加均匀,网格最短边长得到提升,可显著提高正演算法的效率,为谱元法在地震勘探技术中的进一步应用奠定了坚实的基础。 展开更多
关键词 地震勘探 四边形网格 谱元法 粒子群优化算法 正演模拟
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基于SEM的可变形块体离散元法研究 被引量:5
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作者 张青波 李世海 +1 位作者 冯春 王杰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2385-2392,共8页
针对边坡工程中岩土体连续-非连续渐进破坏的特点,提出一种新的变形体离散元方法(DEM)。与传统有限单元法(FEM)不同,弹簧元法(SEM)通过构建一组广义弹簧系统描述单元的力学行为。弹簧元法中的一个广义弹簧可以具有多个方向的刚度系数,... 针对边坡工程中岩土体连续-非连续渐进破坏的特点,提出一种新的变形体离散元方法(DEM)。与传统有限单元法(FEM)不同,弹簧元法(SEM)通过构建一组广义弹簧系统描述单元的力学行为。弹簧元法中的一个广义弹簧可以具有多个方向的刚度系数,确定广义弹簧系统的构造形式及其各刚度系数表达式是弹簧元法的核心。以三角形单元为例,介绍平面弹簧元的基本理论。对任何二维正交广义弹簧系统,通过定义广义弹簧变形与单元应变之间的关系,直接对比单元的应变能与弹簧系统的弹性势能即可得到广义弹簧刚度系数的表达形式。定义泊松刚度系数和纯剪刚度系数两个系统参数,描述正交广义弹簧之间的联系。对任意泊松比的材料,该方法都可准确地描述泊松效应的影响,计算结果与传统有限元法一致。该方法不需要求得有限元单元刚度矩阵的具体形式,具有直接方便、物理意义明确的优点,应用该方法给出任意4节点单元弹簧系统的构造形式及其各刚度系数的表达式。基于SEM的可变形块体离散元法,用弹簧元中的广义弹簧求解块体变形,用离散元中的接触弹簧计算块体间作用力,在单元节点的控制方程中实现弹簧元-离散元耦合计算,通过接触弹簧的状态实现材料由连续到非连续的破坏过程。在基于连续介质离散元法(CDEM)程序的基础上实现弹簧元-离散元耦合程序,应用耦合程序计算均质土坡在重力作用下的弹塑性变形和基覆边坡在重力作用下的破坏,初步证明该方法用于边坡变形渐进破坏分析的可行性。 展开更多
关键词 弹簧元法 离散元法 弹簧刚度 边坡工程
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泸定地震地震动模拟与地形场地效应研究
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作者 王辅臣 马强 +1 位作者 陶冬旺 解全才 《震灾防御技术》 北大核心 2025年第2期289-301,共13页
2022年9月5日四川省甘孜州泸定县境内发生M_(W) 6.6地震,地震造成93人死亡、25人失联,423人受伤,给人民群众生命财产安全造成重大损失。本次地震震中位于青藏高原东部边缘,高山峡谷地貌形态突出,由此引发的地震动地形效应不容忽视。本... 2022年9月5日四川省甘孜州泸定县境内发生M_(W) 6.6地震,地震造成93人死亡、25人失联,423人受伤,给人民群众生命财产安全造成重大损失。本次地震震中位于青藏高原东部边缘,高山峡谷地貌形态突出,由此引发的地震动地形效应不容忽视。本文基于谱元方法模拟了泸定地震近断层地震动,并分析了地形场地效应的影响。在有效模拟频带范围内,得到如下结论:(1)相较于平面自由场,山谷地震动持时会增加约2倍左右,且在破裂方向上会更加明显;(2)山谷台站的三分量合成加速度峰值(PGA)放大系数普遍大于三分量合成速度峰值(PGV)放大系数,最大不超过2;(3)山谷地形使得地震动的累计绝对速度(C_(AV))增大2~4倍。地形能够引起地震动持时的放大,在重大工程紧急处置参数确定中应当考虑地形场地效应的影响。 展开更多
关键词 地形场地效应 谱元法 地震动持时 累计绝对速度 近断层
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多维地震动输入下沉积盆地地震效应对比研究
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作者 熊甜慧 于彦彦 丁海平 《地震工程与工程振动》 北大核心 2025年第2期136-144,共9页
对于盆地等局部不均匀场地在平面波入射下的地震反应分析多假定地震动为单一波型(SV波、SH波或P波)输入,而实际入射的地震动一般为多向耦合的震动。文中基于谱元法模拟了三维半椭球形沉积盆地在平面波垂直入射下的地震动响应,通过分析... 对于盆地等局部不均匀场地在平面波入射下的地震反应分析多假定地震动为单一波型(SV波、SH波或P波)输入,而实际入射的地震动一般为多向耦合的震动。文中基于谱元法模拟了三维半椭球形沉积盆地在平面波垂直入射下的地震动响应,通过分析地表加速度峰值、放大系数分布、地表点剖面时程以及特征频率处的反应谱比分布,对比研究了多维地震动输入下沉积盆地的地震动放大特征。结果表明:输入双向水平地震激励相比输入单向水平地震激励对盆地内地震动有明显放大作用,最大放大系数可达1.87。考虑双向水平地震动同时输入的影响后,会显著改变地表加速度峰值的分布特征,双向输入时沿各向传播的波的叠加干涉使得加速度峰值呈不对称分布。双向地震动作用使得波传播特征变得更加复杂,最强烈地震动的位置发生改变。双向输入除对反应谱值有放大外,对其卓越周期的分布也会产生一定影响。 展开更多
关键词 谱元法 三维沉积盆地 平面波 双向地震动输入 放大系数
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模拟地震波传播的谱元-有限差分混合方法
9
作者 徐长智 刘少林 +4 位作者 杨顶辉 李孟洋 宋汉杰 申文豪 杨树新 《地震学报》 北大核心 2025年第3期338-355,共18页
为了充分发挥谱元法和有限差分法各自在数值模拟复杂介质中地震波传播的优点,同时避免各自缺点,本文提出了模拟地震波传播的谱元-有限差分(SEM-FDM)混合方法。该混合方法在起伏地形附近采用谱元法计算地表附近的地震波传播;在远离起伏... 为了充分发挥谱元法和有限差分法各自在数值模拟复杂介质中地震波传播的优点,同时避免各自缺点,本文提出了模拟地震波传播的谱元-有限差分(SEM-FDM)混合方法。该混合方法在起伏地形附近采用谱元法计算地表附近的地震波传播;在远离起伏地形的区域之下,采用有限差分法计算地震波传播;之后通过构建数据交换区实现两种方法的耦合。结果表明,本文提出的谱元-有限差分混合方法能有效地模拟任意非均匀介质中的地震波传播,具有刻画复杂地形的能力,能处理自由地表边界条件,且能适应模型内的速度间断面。通过模型试算,并与谱元法进行对比,验证了该混合方法用于地震波模拟的有效性和高精度性。 展开更多
关键词 谱元法 有限差分法 混合方法 起伏地表 数值模拟
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谱元法模拟地震波传播地震点源处理方法
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作者 李孟洋 刘少林 +1 位作者 杨顶辉 李小凡 《地震研究》 北大核心 2025年第3期401-412,共12页
在利用谱元法求解地震波运动方程时需要对方程进行离散,然而由于震源项常包含δ函数,该函数是奇异函数,通过数值近似具有一定难度,因此需要采用特殊方式处理震源项。引入δ函数的2类离散形式,以谱元法求解地震波运动方程为例,详细给出... 在利用谱元法求解地震波运动方程时需要对方程进行离散,然而由于震源项常包含δ函数,该函数是奇异函数,通过数值近似具有一定难度,因此需要采用特殊方式处理震源项。引入δ函数的2类离散形式,以谱元法求解地震波运动方程为例,详细给出了震源项离散形式。为了验证这种震源处理方法的有效性,开展了多组数值模拟实验。首先在规则网格下,模拟了δ函数离散形式处理单极震源和矩张量震源的情况;其次在非规则网格下,模拟了δ函数离散形式处理地震点源情况。数值实验表明,在谱元法模拟地震波传播时,利用δ函数离散形式近似地震点源项,可得到高精度数值模拟结果。 展开更多
关键词 谱元法 地震波运动方程 数值模拟 Δ函数
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S波垂直入射下沉积盆地-凹陷耦合地形的地震动模拟
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作者 于彦彦 陈宇嘉 +1 位作者 芮志良 丁海平 《地震学报》 北大核心 2025年第3期422-437,共16页
采用多次透射公式与三维谱元相结合的方法,研究了S波垂直入射下沉积盆地内耦合三维凹陷地形的地震响应,分析了无量纲宽度κ(凹陷宽度与盆地宽度之比)对地震动放大效应的影响。结果表明:(1)无量纲宽度显著改变了盆地内地震动的分布特征... 采用多次透射公式与三维谱元相结合的方法,研究了S波垂直入射下沉积盆地内耦合三维凹陷地形的地震响应,分析了无量纲宽度κ(凹陷宽度与盆地宽度之比)对地震动放大效应的影响。结果表明:(1)无量纲宽度显著改变了盆地内地震动的分布特征、强度及强地震动的位置,凹陷地形对于波长与凹陷尺寸相当的入射波的散射效应更为显著,且此时最强烈地震动主要位于凹陷顶部区域;(2)相较于单一盆地地形,盆地内存在凹陷的地形会放大紧邻凹陷顶部或距其一定距离的局部区域的地震动,放大系数介于1.1—1.3之间,地震动明显放大区域的位置随输入波的频域特性而改变,但凹陷底部始终为地震动削减区;(3)无量纲宽度和入射波偏振方向共同影响着地震动峰值位移及放大系数的分布特征,平行偏振方向剖面上放大系数曲线的起伏更为剧烈。 展开更多
关键词 谱元法 沉积盆地 凹陷地形 三维 地震动响应
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基于Ritz-Legendre谱方法的锥柱球组合结构水下振动分析方法
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作者 张帅 周福昌 +1 位作者 李佩 王志朋 《船舶力学》 北大核心 2025年第8期1319-1329,共11页
针对组合壳结构的振动问题不易获得解析解,同时求解其强耦合声振控制方程难度较大的现状,本文提出一种Ritz-Legendre谱方法研究水下锥-柱-球组合壳的振动特性。基于Reissner壳体理论、虚拟弹簧技术以及相邻子壳的位移与转角协调关系,建... 针对组合壳结构的振动问题不易获得解析解,同时求解其强耦合声振控制方程难度较大的现状,本文提出一种Ritz-Legendre谱方法研究水下锥-柱-球组合壳的振动特性。基于Reissner壳体理论、虚拟弹簧技术以及相邻子壳的位移与转角协调关系,建立锥-柱-球组合壳的理论模型。引入Legendre-Gauss谱单元避免法向导数不连续的问题,离散Kirchhoff-Helmholtz边界积分方程,构建水下外声场理论模型。由傅里叶转换和耦合表面欧拉方程,得到水下组合壳的耦合振动控制方程。与FEM仿真结果的对比分析,验证了本文方法的收敛性、可靠性和正确性。该方法可为工程应用设计阶段提供理论参考。 展开更多
关键词 锥-柱-球壳 Ritz-Legendre谱方法 自由振动 受迫振动 半解析法
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地震波动谱元法数值模拟研究进展
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作者 邢浩洁 李鸿晶 南锐锐 《地震学报》 北大核心 2025年第3期297-337,共41页
基于谱元法的地震波动数值模拟已被广泛用于地震震源破裂、大规模地震波传播、区域复杂场地及工程结构(群)地震反应、地震层析成像等重要问题的研究及应用当中,是目前地震工程学、地震学和地球物理学等地震科技领域共同关注的前沿热点... 基于谱元法的地震波动数值模拟已被广泛用于地震震源破裂、大规模地震波传播、区域复杂场地及工程结构(群)地震反应、地震层析成像等重要问题的研究及应用当中,是目前地震工程学、地震学和地球物理学等地震科技领域共同关注的前沿热点技术。早期发展的切比雪夫谱元法(CSEM)和勒让德谱元法(LSEM)更接近谱方法的域分解思路,其形式相对复杂且计算效率较低。目前广泛使用的是一种形式简洁的LSEM,其实施步骤和主要公式已经与有限元法完全一致,仅通过内置的高斯-洛巴托-勒让德(GLL)高精度数值积分保留着与谱方法之间的联系。谱元法的巨大成功不仅源于算法本身的高精度、规整性和灵活性,更是得益于以SPECFEM2D/3D,SPECFEM_GLOBE,SPEED等为代表的开源软件集成了复杂模拟所需的各项关键技术,包括三维复杂介质建模、震源模型数值实现、平面地震波输入、大规模并行计算、全球地震波模拟、伴随方法以及多尺度或不连续方法等。本文全面介绍了CSEM、LSEM、间断伽辽金谱元法(DG-SEM或DGM)、三角形单元谱元法、谱元法精度和稳定性方面的研究或应用进展,并详细阐述了谱元法在我国的发展历程以及我国学者关于谱元法研究与工程应用的学术贡献。谱元法可归属于有限元法范畴,其高阶单元具有优良的精度和稳定性,并能从理论上严格地导出集中质量矩阵。在地震波动领域各种形式的有限差分法和有限元法中,地震学和地球物理学的速度结构反演或震源参数反演对地震波到时、波形等细节比较敏感,通常需采用谱元法或高阶交错网格有限差分法等高精度方法。而地震工程领域主要关注不同工程结构、非线性岩土介质或者流体-固体多场耦合等情形下的力和变形,此时具有丰富单元库的有限元法常常更为有效。最后,考虑到二阶及以上谱单元的性能显著优于一阶有限单元,进一步研究不同地震工程问题的谱元解法具有重要意义,而且随着震源-路径-场地-结构(群)的地震灾害全过程模拟的日益发展,谱元法这种具有灵活单元阶次变化、宽频带模拟精度和高效并行能力的特殊高阶有限元法将会受到越来越多关注。 展开更多
关键词 谱元法 地震波传播 强地面运动 基于物理的数值模拟 地震层析成像
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风机塔筒流致振动的高精度数值模拟方法研究
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作者 王柯钦 王志成 姜孝谟 《计算力学学报》 北大核心 2025年第2期235-242,共8页
采用高精度谱元法模拟了雷诺数为1000条件下,圆柱长径比为60,圆柱高度为计算域高度一半时流致振动的情况,采用坐标变换法处理振动过程中边界的移动问题。通过对圆柱发生和不发生流致振动的情况进行模拟,得到了其表面的受力情况,通过快... 采用高精度谱元法模拟了雷诺数为1000条件下,圆柱长径比为60,圆柱高度为计算域高度一半时流致振动的情况,采用坐标变换法处理振动过程中边界的移动问题。通过对圆柱发生和不发生流致振动的情况进行模拟,得到了其表面的受力情况,通过快速傅里叶变换得到功率谱密度与频率在高度方向上的关系。利用λ_2涡识别方法对流场漩涡分布进行可视化处理。结果表明,不发生流致振动时受力在高度方向有一定对称性,且在y方向上呈周期性摇摆。二维涡量云图显示其漩涡尾迹呈标准的2S模式。发生流致振动时受力和位移整体集中在圆柱顶端,y方向上由于对称性而产生周期性的摇摆。在频率为0.127时发生锁定现象,产生较大的位移和力。流场漩涡分布变得更加离散和复杂。最后,通过整合计算结果,初步判定高精度谱元法在模拟风机塔筒流致振动的研究中有足够的精度和应用范围。 展开更多
关键词 数值模拟 流致振动 谱元法 坐标变换 风机塔筒
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基于分形理论的不锈钢钻削仿真与实验研究
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作者 姜月 李金乐 +3 位作者 卞玲玲 周磊 聂超 崔振美 《农业装备与车辆工程》 2025年第2期146-151,共6页
为深入分析切削参数对奥氏体不锈钢切削力的影响,采用有限元仿真对不同切削速度和不同进给下的钻削过程进行模拟,运用分形理论对仿真结果的轴向力和扭矩进行分形维数计算,分析不同切削速度和不同进给对轴向力和扭矩及其分形维数的影响,... 为深入分析切削参数对奥氏体不锈钢切削力的影响,采用有限元仿真对不同切削速度和不同进给下的钻削过程进行模拟,运用分形理论对仿真结果的轴向力和扭矩进行分形维数计算,分析不同切削速度和不同进给对轴向力和扭矩及其分形维数的影响,并通过试验与仿真结果进行对比分析。结果表明:轴向力与进给呈正相关,随着切削速度的增大略有增加,但增长速率较小;扭矩随着进给的增加呈增大的趋势,不同切削速度下扭矩差值较小;当进给为0.06 mm/r,切削速度为100 m/min时,扭矩和轴向力的分形维数最小,其钻削过程最稳定;试验与仿真结果变化趋势一致,轴向力和扭矩最小误差分别为1.3%、11.8%,用分形维数表征钻削过程的稳定性具有可信度。 展开更多
关键词 切削力 扭矩 有限元仿真 分形维数 频谱法
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SEM-EDS法检测土壤微粒元素含量
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作者 颜敏 朱加良 +6 位作者 曲国峰 刘星泉 黄宇 徐子虚 王艺舟 韩纪锋 钱森 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2021年第6期942-946,共5页
粒径在微米量级的粉尘微粒由于极易通过呼吸、食入或皮肤接触等途径进入人体而危害人类健康,已逐渐成为环境安全领域的一个重要问题,而不同粒径微粒中有害元素含量是衡量其对人体危害的重要依据。采用SEM-EDS法对国家标准土壤样品进行研... 粒径在微米量级的粉尘微粒由于极易通过呼吸、食入或皮肤接触等途径进入人体而危害人类健康,已逐渐成为环境安全领域的一个重要问题,而不同粒径微粒中有害元素含量是衡量其对人体危害的重要依据。采用SEM-EDS法对国家标准土壤样品进行研究,获得了5~50μm的粒径范围内标准土壤样品中Si、Al、Fe和Cu元素含量的粒径分布规律。通过使用含Si微米颗粒进行定标,发现在该粒径范围内土壤微粒中的Si元素含量同标准物质认定证书中给出的含量基本相同。实验结果表明:SEM-EDS法可对粒径在μm量级的颗粒物质进行精确的元素含量分析。 展开更多
关键词 核探测技术 土壤 sem-EDS法 粒径 元素含量
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二维层状盆地地震动附加放大特征研究:SV波入射 被引量:1
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作者 于彦彦 丁海平 芮志良 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期166-178,共13页
发展了一种基于谱元法和多次透射边界的平面SV波入射下二维复杂场地波动数值模拟方法。基于该方法,模拟分析了31条地震波输入下二维典型层状沉积盆地中的各场点相比其对应的一维土层模型的模拟地震动的附加放大特征,分析了放大系数对于... 发展了一种基于谱元法和多次透射边界的平面SV波入射下二维复杂场地波动数值模拟方法。基于该方法,模拟分析了31条地震波输入下二维典型层状沉积盆地中的各场点相比其对应的一维土层模型的模拟地震动的附加放大特征,分析了放大系数对于输入地震波的敏感性。结果表明,该方法具有较高精度和良好的高频稳定性。不同地震波输入下,盆地地面运动及其放大特征存在较大差别。水平分量上平均反应谱放大系数的较大值(最大1.2左右)集中在盆地边缘区域及周期等于0.5倍~0.7倍自振周期附近,垂直分量上较大放大系数(最大0.9左右)紧邻盆地角点且周期为0.3倍自振周期处。同时,盆地对不同周期地震动的放大特征,以及不同位置点的谱放大系数随周期的变化规律均表现出明显不同,相对短周期地震动的盆地边缘效应最为强烈,而相对长周期地震动的放大作用明显减弱。此外,盆地边缘区域的放大系数对输入波最为敏感,不同地震波输入下放大系数值在较大范围内变化;而盆地中间区域的放大系数对输入波不敏感,其值的变化范围相对较小。 展开更多
关键词 谱元法 多次透射公式 层状盆地 地震动 附加放大特征
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基于Davidenkov本构模型的三维沉积盆地非线性地震动谱元法模拟 被引量:1
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作者 巴振宁 赵靖轩 +1 位作者 桑巧稚 梁建文 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1387-1397,共11页
为研究三维沉积盆地内低波速土体非线性反应对近断层地震动的影响,实现基于物理的全过程(震源破裂-地震波传播-复杂场地效应-近地表土体非线性反应)三维复杂场地地震动模拟,在谱元SPECFEM3D程序中进行二次开发,采用目前具有丰富工程应... 为研究三维沉积盆地内低波速土体非线性反应对近断层地震动的影响,实现基于物理的全过程(震源破裂-地震波传播-复杂场地效应-近地表土体非线性反应)三维复杂场地地震动模拟,在谱元SPECFEM3D程序中进行二次开发,采用目前具有丰富工程应用且适用于不同土类的三参数Martin-Seed-Davidenkov本构模型,结合已有的不规则加卸载准则,通过在程序中修改每个显式时间步下的应力增量,实现了土体剪切模量的实时更新和加卸载拐点的有效识别,将土体的非线性特性纳入到三维复杂场地地震动模拟中。首先将建立的三维模型通过施加合理边界退化至一维,与一维非线性动力分析软件DEEPSOIL的结果进行了对比,验证了开发的正确性;进而将开发的程序应用于中国滇西南地区施甸盆地的非线性地震动模拟,并与相应的线性结果进行了对比。结果显示,受土体非线性的影响,施甸地区PGA和PGV较线性结果峰值均降低,且非线性土体对PGV的影响更加明显,较线性结果最大降低约30%;沉积非线性使沉积内部观测点的速度及其反应谱幅值降低,且特征频率向长周期方向移动。 展开更多
关键词 非线性地震反应 三维沉积盆地 Davidenkov本构模型 谱元法
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随机振动下管径壁厚对航空液压管路的疲劳寿命的影响 被引量:2
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作者 张凌云 王永健 +2 位作者 杨镇 何建冬 石绍秋 《热加工工艺》 北大核心 2024年第10期88-92,96,共6页
根据目前存在由流量设计的不同管径液压管路的疲劳寿命达不到要求的情况,不同管径和壁厚的航空液压导管在随机振动工况下进行疲劳寿命的影响分析。将管路模型简化处理并进行模态分析和随机振动响应分析,最后结合疲劳损伤累积理论和材料... 根据目前存在由流量设计的不同管径液压管路的疲劳寿命达不到要求的情况,不同管径和壁厚的航空液压导管在随机振动工况下进行疲劳寿命的影响分析。将管路模型简化处理并进行模态分析和随机振动响应分析,最后结合疲劳损伤累积理论和材料的S-N曲线数据得出不同管径壁厚下的疲劳寿命时间。结果表明:当管径和壁厚越大时,对疲劳寿命时间的影响越大。 展开更多
关键词 液压管路 有限元方法 随机振动 功率谱密度 疲劳寿命
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基于电导率加权平均法的频率域航空电磁三维谱元正演模拟研究
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作者 黄鑫 严良俊 +5 位作者 谢兴兵 周磊 巩铭扬 陈章倩 代博帅 刘佳源 《石油物探》 CSCD 北大核心 2024年第6期1259-1273,共15页
三维电磁正演算法的精确性和有效性对于实测电磁数据的反演和解释至关重要。近年来,谱元法逐渐被应用于三维电磁正演中,其中基于规则/形变六面体网格的谱元法在航空电磁正演模拟中的效果已得到了验证。然而,常规谱元法在处理每个离散单... 三维电磁正演算法的精确性和有效性对于实测电磁数据的反演和解释至关重要。近年来,谱元法逐渐被应用于三维电磁正演中,其中基于规则/形变六面体网格的谱元法在航空电磁正演模拟中的效果已得到了验证。然而,常规谱元法在处理每个离散单元时,通常赋予其单一的物理属性,导致在模拟复杂模型时仍需采用精细网格以满足模型离散需求,对复杂模型的适用性存在不足。鉴于谱元法基函数的高阶性,提出了一种基于电导率体积加权平均的谱元法。该方法将物理模型离散化与数值网格离散化相分离,实现了对单元内物理属性变化的精细描述,同时避免了正演方程未知数数量的增加。以频率域航空电磁三维正演为例,对改进的谱元法的精度与效率进行了分析。数值算例结果表明,改进的谱元正演算法能够在保证不低于常规正演算法精度的前提下,减少所需的自由度,从而提高计算效率。 展开更多
关键词 多网格谱元法 电导率加权平均 航空电磁 正演模拟 复杂介质 频率域
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