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变系数分数阶扩散模型在多孔介质中的应用
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作者 颜琪 鲁祯昊 +4 位作者 王虹静 范文萍 马铭伟 牛雅楠 王梁俊豪 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第1期84-91,共8页
针对多孔介质中的反常扩散行为,提出了利用变系数的时间分数阶扩散模型模拟煤炭介质中甲烷的反常扩散现象.将常系数时间分数阶分形扩散模型推广至变系数情形,并建立了变系数分数阶模型的非均匀网格数值求解格式;在模型数值解的基础上,... 针对多孔介质中的反常扩散行为,提出了利用变系数的时间分数阶扩散模型模拟煤炭介质中甲烷的反常扩散现象.将常系数时间分数阶分形扩散模型推广至变系数情形,并建立了变系数分数阶模型的非均匀网格数值求解格式;在模型数值解的基础上,基于实验测量数据,提出了高效的布谷鸟搜索算法,同时估计了模型中的多个重要参数.最后通过数值实验,验证了变系数分数阶扩散模型及布谷鸟算法在研究多孔介质中反常扩散现象正反问题中的有效性. 展开更多
关键词 变系数分数阶扩散模型 数值格式 多参数识别 布谷鸟算法
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基于再生核和有限差分法求解变系数时间分数阶对流扩散方程 被引量:1
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作者 吕学琴 何松岩 王世宇 《数学物理学报(A辑)》 北大核心 2025年第1期153-164,共12页
针对变系数的时间分数阶对流-扩散方程,首先,使用有限差分法,得到了该方程的半离散格式.之后再利用再生核方法,得到了方程的精确解u(x,t_(n)),将精确解u(x,t_(n))取m项截断,可得到近似解u_(m)(x,t_(n)).通过证明,得到该方法是稳定的.最... 针对变系数的时间分数阶对流-扩散方程,首先,使用有限差分法,得到了该方程的半离散格式.之后再利用再生核方法,得到了方程的精确解u(x,t_(n)),将精确解u(x,t_(n))取m项截断,可得到近似解u_(m)(x,t_(n)).通过证明,得到该方法是稳定的.最后,通过三个数值例子,并与其他文献中的方法在同等条件下进行了比较,证明该算法有效. 展开更多
关键词 CAPUTO分数导数 再生核方法 系数时间分数对流扩散方程 有限差分方法
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基于分数阶微积分模型DWI全容积直方图分析对乳腺良恶性病变的鉴别诊断价值 被引量:3
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作者 张宝媞 汪飞 +6 位作者 孙宜楠 章少兰 汪敏敏 高何燕 程兰兰 刘孟潇 朱娟 《放射学实践》 北大核心 2025年第3期331-338,共8页
目的:探讨基于分数阶微积分(FROC)模型DWI全容积直方图参数在鉴别乳腺良、恶性病变中的应用价值。方法:回顾性分析本院91例乳腺良恶性病变患者的临床及影像资料。所有患者均行常规MRI平扫、动态增强扫描及多b值DWI扫描,经后处理得到FROC... 目的:探讨基于分数阶微积分(FROC)模型DWI全容积直方图参数在鉴别乳腺良、恶性病变中的应用价值。方法:回顾性分析本院91例乳腺良恶性病变患者的临床及影像资料。所有患者均行常规MRI平扫、动态增强扫描及多b值DWI扫描,经后处理得到FROC-DWI[异常扩散系数(D)、体素内扩散异质性参数(β)和空间参数(μ)]及ADC图全容积直方图参数。采用独立样本t检验或Mann-Whitney U检验比较良恶性病变组的D、β、μ及ADC图全容积直方图参数的差异。通过二元Logistic回归构建综合模型,采用受试者操作特征(ROC)曲线评价综合模型及各直方图参数对乳腺良、恶性病变的诊断效能。结果:除D_(熵)、β_(最大值、峰度、90th、最小值)及ADC_(熵)外,其他FROC-DWI及ADC图全容积直方图参数在乳腺良、恶性病变组间差异均有统计学意义(P<0.05)。在各直方图参数组中,D50th、β_熵、μ偏度、ADC50th的ROC曲线下面积(AUC)最高(分别为0.889、0.813、0.759、0.894)。纳入组间差异有统计学意义的FROC-DWI及ADC图全容积直方图参数建立综合模型1,AUC为0.960;纳入组间差异有统计学意义的FROC-DWI全容积直方图参数建立综合模型2,AUC为0.962。结论:基于FROC-DWI全容积直方图参数在鉴别乳腺良、恶性病变中具有一定价值,在各直方图参数组中,D50th、β_(熵)、μ_(峰度)、ADC_(50th)的诊断价值最高;多直方图参数联合诊断可进一步提高诊断效能。 展开更多
关键词 乳腺肿瘤 分数微积分模型 直方图 扩散加权成像 磁共振成像
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分数阶微积分扩散模型在恶性肿瘤诊断与疗效预测中的研究进展
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作者 李雯欣 王效春 《磁共振成像》 北大核心 2025年第6期228-234,共7页
恶性肿瘤是世界范围内导致居民死亡的重要原因之一,其在遗传学与组织学上的异质性显著影响诊疗效果。传统影像学技术在恶性肿瘤的评估中取得了显著的进展,广泛应用于临床。基于分数阶微积分理论开发的分数阶微积分(fractional order cal... 恶性肿瘤是世界范围内导致居民死亡的重要原因之一,其在遗传学与组织学上的异质性显著影响诊疗效果。传统影像学技术在恶性肿瘤的评估中取得了显著的进展,广泛应用于临床。基于分数阶微积分理论开发的分数阶微积分(fractional order calculus,FROC)扩散模型,通过多参数联合量化水分子扩散特征及组织均匀性,无创评估肿瘤内部异质性,与传统影像学技术形成互补,其应用已拓展至中枢神经、消化、泌尿及女性生殖系统等多领域肿瘤的诊断及疗效预测。然而,临床推广仍面临着技术标准化缺失及多中心兼容性不足等挑战。本文分析了FROC模型在各系统恶性肿瘤诊断与疗效预测中的应用及价值,并总结了当前研究的不足之处,为未来肿瘤异质性评估指明发展方向。 展开更多
关键词 恶性肿瘤 磁共振成像 分数微积分扩散模型 诊断 疗效预测
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基于分数阶Zener模型的VTI黏弹性介质频变Q效应数值模拟
5
作者 张亚兵 刘洋 陈同俊 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3510-3526,共17页
黏弹性是地球介质的基本属性.地震波在黏弹性介质中传播会发生振幅衰减和速度频散,导致能量和走时出现变化,影响地震资料的准确成像及解释.因此,研究地震波在黏弹性介质中的传播规律具有重要意义.当前,主要利用常Q(不随频率变化)模型(C... 黏弹性是地球介质的基本属性.地震波在黏弹性介质中传播会发生振幅衰减和速度频散,导致能量和走时出现变化,影响地震资料的准确成像及解释.因此,研究地震波在黏弹性介质中的传播规律具有重要意义.当前,主要利用常Q(不随频率变化)模型(CQM)表征地震波在地球介质中的传播规律,与高温、高压或含流体介质中观测到的Q随频率变化规律不符.基于分数阶Zener模型(FZM),通过改变分数阶大小,本文研究了Q的频变特性随分数阶的变化规律.考虑速度和Q各向异性,推导了VTI介质的FZM黏弹性波方程,提出了VTI介质的频变Q效应数值模拟方法.数值算例表明:当Q随频率变化较小时,FZM与CQM方法的结果相似;当Q随频率变化剧烈时,FZM与CQM方法的模拟结果差异较大. 展开更多
关键词 分数Zener模型 黏弹性波 Q VTI介质 数值模拟
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分数阶微积分模型DWI结合SMS技术在乳腺良恶性病变中的应用价值 被引量:7
6
作者 汪飞 孙宜楠 +5 位作者 张宝媞 陈明 杨擎 陈曦 刘孟潇 朱娟 《磁共振成像》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期48-54,共7页
目的 探讨分数阶微积分(fractional-order calculus, FROC)模型扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)结合多层同时(simultaneous multi-slice, SMS)技术在乳腺良恶性病变中的应用价值。材料与方法 回顾性分析2021年1月至2022... 目的 探讨分数阶微积分(fractional-order calculus, FROC)模型扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)结合多层同时(simultaneous multi-slice, SMS)技术在乳腺良恶性病变中的应用价值。材料与方法 回顾性分析2021年1月至2022年12月在我院接受乳腺MRI扫描的124例患者(141个病变),所有患者均应用3.0 T MR行两组多b值(14个b值、最高b值3 000 s/mm^(2)) DWI扫描,一组为常规单次激发平面回波成像(single-shot echo planar imaging, SSEPI)-DWI,另一组为SMS-SSEPI-DWI。采用独立样本t检验或Mann-Whitney U检验比较良恶性病变组的图像质量评分、FROC模型参数值[异常扩散系数(D)、体素内扩散异质性参数(β)和空间参数(μ)]和表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)值。并利用受试者工作特性(receiver operating characteristic, ROC)曲线评价各参数的诊断效能。应用Bland-Altman图评估两组DWI衍生参数间的一致性。结果 乳腺恶性病变的ADC、D、β值均低于良性组,差异具有统计学意义(P<0.05),恶性病变的μ值高于良性组,差异具有统计学意义(P<0.05)。在SSEPI-DWI和SMS-SSEPI-DWI序列中,D值曲线下面积最大,β值诊断敏感性最高,D值特异性最高。Bland-Altman图显示两组DWI序列衍生的相对应参数值均无偏倚,具有良好的一致性。结论 基于SMS-SSEPI-DWI FROC模型可以在临床可接受时间内提供良好的图像质量和病变特征参数值,与SSEPI-DWI相比,其在鉴别乳腺良恶性病变方面具有一致的诊断性能,D值和β值表现出较好的诊断性能。 展开更多
关键词 乳腺癌 分数微积分模型 多层同时扩散加权成像 表观扩散系数 磁共振成像
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一类变系数时滞分数阶神经网络的同步控制 被引量:1
7
作者 王长有 雷宗鑫 《安徽大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第5期1-7,共7页
研究一类带有Caputo分数阶导数的变系数时滞神经网络的同步问题.首先,通过将时滞及变系数引入已知的神经网络模型,得到一类能更准确地描述神经元之间相互作用的全新神经网络模型;其次,基于新的神经网络模型,提出一种简单的全局同步方案... 研究一类带有Caputo分数阶导数的变系数时滞神经网络的同步问题.首先,通过将时滞及变系数引入已知的神经网络模型,得到一类能更准确地描述神经元之间相互作用的全新神经网络模型;其次,基于新的神经网络模型,提出一种简单的全局同步方案,并给出了同步控制器的解析表达式;最后,通过构造Lyapunov函数并利用时滞分数阶微分系统的Razumikhin型稳定性定理,证明了由驱动-响应系统得到的误差系统的零解稳定性,从而得到确保所研究的变系数时滞神经网络全局同步的充分条件.此外,通过数值算例验证了所得理论结果的正确性. 展开更多
关键词 同步控制 时滞 CAPUTO分数导数 系数 神经网络
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采用分数阶导数描述软黏土蠕变的模型 被引量:62
8
作者 何利军 孔令伟 +2 位作者 吴文军 张先伟 蔡羽 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期239-243,249,共6页
按遗传流变理论来推导软黏土的蠕变模型,提出了一种新的蠕变核函数形式的选取方法,即用修正Burgers模型的导数形式作为蠕变核函数,随着参数取值的不同,该经验模型能模拟蠕变发展到不同阶段的蠕变曲线,探讨了该模型能精确描述软黏土的蠕... 按遗传流变理论来推导软黏土的蠕变模型,提出了一种新的蠕变核函数形式的选取方法,即用修正Burgers模型的导数形式作为蠕变核函数,随着参数取值的不同,该经验模型能模拟蠕变发展到不同阶段的蠕变曲线,探讨了该模型能精确描述软黏土的蠕变变形的原因,模型具有参数少、物理意义明确,适用性强的特点,能有效地描述湛江软黏土的蠕变特性。该研究内容也是对分数阶微积分进行应用研究的一种新的尝试。 展开更多
关键词 遗传流理论 核函数 分数微积分 模型
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基于分数阶微积分的Kelvin-Voigt流变模型 被引量:27
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作者 郭佳奇 乔春生 +1 位作者 徐冲 黄山秀 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期1-6,共6页
为研究岩土材料的应力、应变和时间的关系,基于分数阶微积分理论,定义含分数阶导数的力学元件(FC元件),推导FC元件的蠕变柔量和松弛模量。与牛顿体元件相比,FC元件能更好地反映流变问题的非线性渐变过程。借鉴经典元件组合模型的建模思... 为研究岩土材料的应力、应变和时间的关系,基于分数阶微积分理论,定义含分数阶导数的力学元件(FC元件),推导FC元件的蠕变柔量和松弛模量。与牛顿体元件相比,FC元件能更好地反映流变问题的非线性渐变过程。借鉴经典元件组合模型的建模思路,用FC元件取代整数阶微积分Kelvin-Voigt流变模型中的牛顿体元件,形成基于分数阶微积分的Kelvin-Voigt流变模型。应用离散化求Laplace逆变换的方法以及H-Fox函数,得出分数阶微积分Kelvin-Voigt流变模型的本构方程、蠕变方程、松弛方程、蠕变柔量及松弛模量的解析表达式。采用整数阶微积分Kelvin-Voigt流变模型、整数阶5参数开尔文流变模型和分数阶微积分Kelvin-Voigt流变模型对试验数据拟合的结果表明,分数阶微积分Kelvin-Voigt流变模型不但拟合精度高,能够克服整数阶微积分Kelvin-Voigt流变模型在蠕变初期及蠕变曲线拐点附近与试验数据不能很好吻合的弊端,而且能够在保证拟合精度的条件下,减少本构模型中的参数。 展开更多
关键词 岩土 分数微积分 力学元件 模型
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基于等效黏弹性的变阶分数阶岩石损伤蠕变模型 被引量:20
10
作者 李德建 刘校麟 韩超 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期3831-3839,共9页
基于分数阶Zener模型与时变黏性Zener模型之间的等效黏弹性,突出弛豫时间在岩石流变黏弹性演变过程中的重要性。当弛豫时间趋近于无穷大,蠕变过程中的黏性演变等同于松弛过程中的黏性演变,并且建立了与弛豫时间相关的损伤因子,解释了损... 基于分数阶Zener模型与时变黏性Zener模型之间的等效黏弹性,突出弛豫时间在岩石流变黏弹性演变过程中的重要性。当弛豫时间趋近于无穷大,蠕变过程中的黏性演变等同于松弛过程中的黏性演变,并且建立了与弛豫时间相关的损伤因子,解释了损伤因子在岩石流变变形过程的物理意义。利用弛豫时间建立分数阶变阶函数,依此构造变阶分数阶损伤蠕变模型,并且将模型推广到三向应力状态,给出三向应力状态下变阶分数阶损伤蠕变模型。最后基于砂岩的三轴蠕变试验数据,验证了三轴状态下变阶分数阶损伤蠕变模型的可应用性和合理性,试验数据与模型拟合曲线吻合度较高,可以较好地描述蠕变全过程力学行为。模型拟合参数的有效性得到分析和验证,增加了模型在其他复杂应力环境下的可应用性。 展开更多
关键词 岩石流 等效黏弹性 弛豫时间 损伤演 分数损伤蠕模型
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小波方法求一类变系数分数阶微分方程数值解 被引量:12
11
作者 任建娅 尹建华 耿万海 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2012年第6期925-928,共4页
为了解决分数阶微分方程数值解的问题,采用Haar小波算子矩阵的方法,研究了一类变系数分数阶微分方程的数值解.将Haar小波与算子矩阵思想有效结合,得到了Haar小波的分数阶微分算子矩阵,并对分数阶微分方程的变系数进行恰当的离散.把变系... 为了解决分数阶微分方程数值解的问题,采用Haar小波算子矩阵的方法,研究了一类变系数分数阶微分方程的数值解.将Haar小波与算子矩阵思想有效结合,得到了Haar小波的分数阶微分算子矩阵,并对分数阶微分方程的变系数进行恰当的离散.把变系数分数阶微分方程转化为线性代数方程组,使得计算更简便,同时证明上述算法的收敛性.最后给出数值算例验证了该方法的可行性和有效性.数值计算结果表明:随着取点数的增多,数值解与精确解的近似度越来越高. 展开更多
关键词 系数 分数微分方程 Capotu分数微分 HAAR小波 算子矩阵 收敛性 Matlab软件 数值解
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采用分数阶导数描述胶凝原油的流变模型 被引量:10
12
作者 王志方 张国忠 刘刚 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期114-118,共5页
提出了采用分数阶导数的新流变模型理论来描述胶凝原油蠕变特性和动态粘弹特性的方法。由Maxwell体和分数阶导数的类Kelvin体组合建立了类Burgers体流变模型,并推导得到了分数阶导数类Burgers体的蠕变柔量表达式。试验验证了该模型能精... 提出了采用分数阶导数的新流变模型理论来描述胶凝原油蠕变特性和动态粘弹特性的方法。由Maxwell体和分数阶导数的类Kelvin体组合建立了类Burgers体流变模型,并推导得到了分数阶导数类Burgers体的蠕变柔量表达式。试验验证了该模型能精确描述胶凝原油的蠕变过程,而经典的标准粘弹性固体模型和粘弹性流体模型都不能很好地拟合蠕变试验曲线。试验还验证了分数阶导数的类Kelvin体和类标准线性体都能精确描述胶凝原油的动态粘弹性能,而经典的标准粘弹性固体模型同样也不能很好地拟合动态粘弹试验曲线。 展开更多
关键词 分数导数 胶凝原油 粘弹性 模型 模型
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变扩散系数离子渗氮模型的建立与验证 被引量:6
13
作者 黄文波 蒙继龙 吴晶 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期278-281,共4页
在离子渗氮过程中 ,扩散系数D是随氮质量分数而变化的 .结合这一情况 ,利用Crank -Nicolson差分方程 ,并假定工件的硬度值与其含氮量是成正比关系 ,建立基于变扩散系数的离子渗氮的新模型 ,并利用Matlab工具对其进行计算机模拟及实验验... 在离子渗氮过程中 ,扩散系数D是随氮质量分数而变化的 .结合这一情况 ,利用Crank -Nicolson差分方程 ,并假定工件的硬度值与其含氮量是成正比关系 ,建立基于变扩散系数的离子渗氮的新模型 ,并利用Matlab工具对其进行计算机模拟及实验验证 .结果表明 ,2 0CrMnTi渗氮 8和 10h后 ,实测的横截面显微硬度曲线与通过本模型计算而得的硬度曲线较好地相符 ;本模型成功地模拟了离子渗氮过程的氮质量分数变化 .同时 ,随着时间的延长 ,迭代法对误差进一步放大 .本模型只需通过简单易行的硬度测量 ,即可对离子渗氮过程的氮质量分数分布进行定量地预测 ,获得较为满意的结果 ,对指导生产具有很大的意义 . 展开更多
关键词 离子渗氮 数学模型 扩散系数 Crank-Nicolson方程 渗氮层 氮质量分数
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磁流变阻尼器的分数阶Bingham模型研究 被引量:12
14
作者 刘晓梅 李洪友 黄宜坚 《机电工程》 CAS 2015年第3期338-342,共5页
为解决磁流变阻尼器的Bingham模型在拟合阻尼力-位移关系时"具有较高精度,但是无法准确描述阻尼力-速度的滞后"的问题,基于传统Bingham模型进行了改进,应用分数阶微分形式的Bingham模型,更加准确地拟合了速度-阻尼力的滞回特... 为解决磁流变阻尼器的Bingham模型在拟合阻尼力-位移关系时"具有较高精度,但是无法准确描述阻尼力-速度的滞后"的问题,基于传统Bingham模型进行了改进,应用分数阶微分形式的Bingham模型,更加准确地拟合了速度-阻尼力的滞回特性。在改进的模型中以分数阶导数代替了传统模型中位移的一阶导数,既能够描述磁流变液屈服后的粘性剪切流动,又包含磁流变液体在低剪切速率下未屈服时的弹性变形。对一种磁流变阻尼器进行了实验,比较传统Bingham模型和改进分数阶模型阻尼力-位移和阻尼力-速度拟合的精度,分析分数阶微分项阶数与控制电流及阻尼力-速度滞后特性的关系。实验结果表明,分数阶微分形式的Bingham模型拟合磁流变阻尼器力-位移和力-速度关系,其精度均较传统Bingham模型有明显提高。 展开更多
关键词 磁流 阻尼器 Bingham模型 分数微分
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基于分数阶微积分及改进弹塑性体的流变模型 被引量:5
15
作者 唐皓 李强 +3 位作者 王东坡 陈文玲 赵法锁 裴向军 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期978-983,共6页
为了减少流变模型元件个数并提高模型描述岩石非线性流变特征的能力,从改进一种弹塑性体元件入手,在考虑岩石残余强度的基础上,引入损伤变量修正系数,得到改进后的弹塑性体元件。同时引入由分数阶微积分表征本构关系的软体元件,将其与... 为了减少流变模型元件个数并提高模型描述岩石非线性流变特征的能力,从改进一种弹塑性体元件入手,在考虑岩石残余强度的基础上,引入损伤变量修正系数,得到改进后的弹塑性体元件。同时引入由分数阶微积分表征本构关系的软体元件,将其与弹簧元件并联构成分数阶开尔文模型。由改进的弹塑性体元件串联分数阶开尔文模型,即可得到一种新的三元件流变模型。以大理岩单轴蠕变试验数据为例对模型进行验证,结果表明三元件流变模型具有较好的模拟精度及良好的应用前景。 展开更多
关键词 弹塑性体 改进 分数微积分 软体元件 三元件流模型
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变分数阶扩散方程的新隐式差分法 被引量:3
16
作者 于春肖 苑润浩 +1 位作者 魏国勇 崔栋 《安徽大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2014年第1期12-18,共7页
针对变分数阶扩散方程,提出新隐式差分法.首先,对二阶空间导数和Riemann-Liouville型变时间分数阶导数算子进行离散化处理,将变分数阶扩散方程转化为代数方程组求解;然后,借助Fourier级数技术给出了新隐式差分法的收敛性分析;最后,通过... 针对变分数阶扩散方程,提出新隐式差分法.首先,对二阶空间导数和Riemann-Liouville型变时间分数阶导数算子进行离散化处理,将变分数阶扩散方程转化为代数方程组求解;然后,借助Fourier级数技术给出了新隐式差分法的收敛性分析;最后,通过数值算例检验该方法,计算结果表明了新隐式差分法的可行性和有效性. 展开更多
关键词 分数扩散方程 新隐式差分法 时间分数导数算子 收敛性分析
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油浸式变压器绕组分数阶传输线模型参数辨识的研究 被引量:6
17
作者 梁贵书 高世强 《华北电力大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第5期1-7,共7页
导线的集肤效应和油纸介电常数的频变特性导致变压器绕组传输线模型的阻抗和导纳参数产生频变。模型中频变参数的准确性对于分析绕组上各处电压分布有重要意义。根据时谐场理论,得出变压器绕组单位长度复电容与复介电常数线性对应关系... 导线的集肤效应和油纸介电常数的频变特性导致变压器绕组传输线模型的阻抗和导纳参数产生频变。模型中频变参数的准确性对于分析绕组上各处电压分布有重要意义。根据时谐场理论,得出变压器绕组单位长度复电容与复介电常数线性对应关系。在有限元软件基础上得到不同频点下的复电容值,由复电容量拟合模型,求得频变效应下变压器绕组模型中的分数阶导纳参数,同时与考虑导线集肤效应时单位长度阻抗参数结合,进而确定整个模型参数。最后对新参数下的分数阶传输线模型进行仿真计算,同时将其与实际测量值和不考虑参数频变的整数阶模型以及以平行板电容公式为基础确定频变导纳参数的分数阶模型仿真值进行对比,验证所确定分数阶模型参数的准确性。 展开更多
关键词 油纸 复电容 导纳 分数模型
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基于分数阶Kelvin模型的饱和黏土一维流变固结分析 被引量:28
18
作者 刘忠玉 杨强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期3680-3687,3697,共9页
引入基于Caputo分数导数的弹壶元件修正Kelvin模型,以描述饱和黏土的一维流变本构关系。沿用Terzaghi饱和土一维固结理论的假设推导流变固结方程,引入Laplace变换和基于Fourier级数展开的Laplace数值逆变换解法进行数值求解。通过与基... 引入基于Caputo分数导数的弹壶元件修正Kelvin模型,以描述饱和黏土的一维流变本构关系。沿用Terzaghi饱和土一维固结理论的假设推导流变固结方程,引入Laplace变换和基于Fourier级数展开的Laplace数值逆变换解法进行数值求解。通过与基于整数阶导数模型解析解的对比,证明数值解法的有效性。通过对文献中一维流变固结试验结果的模拟,验证修正Kelvin模型的适用性。然后分析弹壶元件中分数导数阶数和黏滞系数对地基流变固结进程的影响。计算结果表明,在固结开始相当长的一段时间内,孔隙水压的整体消散速度要快于Terzaghi一维固结理论,但在固结后期则会慢于后者;而且在整个固结过程中,地基沉降速率都要慢于后者。总体来看,地基沉降滞后于孔压消散,并且分数导数阶数越小或黏滞系数越大,这种现象就越明显,而且沉降稳定需要的时间越长。 展开更多
关键词 固结 分数导数 KELVIN模型 LAPLACE 孔隙水压力 固结度
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软岩现场流变试验及非线性分数阶蠕变模型 被引量:22
19
作者 刘泉声 罗慈友 +3 位作者 彭星新 刘鹤 陈磊 潘玉丛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1348-1356,共9页
软弱岩体的流变力学特性研究对于保证矿井软岩巷道围岩的稳定性具有重要的意义,有必要进行软弱岩体的现场流变试验及其本构模型的研究工作。首先进行了煤矿软岩巷道底板大体积软弱岩体的现场分级加载压缩蠕变试验,其后引入分数阶微积分... 软弱岩体的流变力学特性研究对于保证矿井软岩巷道围岩的稳定性具有重要的意义,有必要进行软弱岩体的现场流变试验及其本构模型的研究工作。首先进行了煤矿软岩巷道底板大体积软弱岩体的现场分级加载压缩蠕变试验,其后引入分数阶微积分理论,采用Abel黏壶元件替代传统Burgers流变模型中的粘弹性体(即Kelvin体),并基于现场岩体流变试验结果中岩体试样在加速蠕变阶段的变形特征,在改进后的Burgers模型上串联上非线性黏塑性体(即NAVPB),建立了现场软弱岩体的非线性分数阶蠕变模型,最后基于岩体试样的流变试验数据,进行了非线性分数阶蠕变模型和Burger模型的参数拟合与对比分析。软弱岩体现场流变试验结果表明:岩体试样是否发生加速蠕变与加载的应力水平有关,其蠕变存在加速蠕变应力阈值,应力不大于该阈值时,岩体试样蠕变只发生衰减蠕变阶段和稳定蠕变阶段,且稳定蠕变阶段变形速率不为零;应力大于该阈值时,岩体试样经历完整的衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变3阶段并最终发生破坏,且存在加速蠕变启动时间点。模型参数拟合及对比结果表明:提出的软弱岩体非线性分数阶蠕变模型结构较为简单,相较于Burgers模型,能较好地描述现场软弱岩体包括加速蠕变阶段在内的全阶段蠕变特征。 展开更多
关键词 软弱岩体 现场流试验 分数 非线性蠕模型
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变时间分数阶反应扩散方程的数值分析 被引量:2
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作者 刘冬兵 马亮亮 《江南大学学报(自然科学版)》 CAS 2014年第1期109-112,共4页
考虑时变分数阶反应扩散方程的数值逼近问题。采用分段线性插值法结合对一阶时间导数的一个二阶近似离散Coimbra时变分数阶导数,用中心差分离散二阶空间分数阶导数通过数值例子验证了提出的数值方法,说明了数值方法的有效性。
关键词 分数反应扩散 Coimbra分数导数 数值逼近 中心差分 空间分数导数
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