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基于快速边界元方法的倾滑断层近场效应和盆地聚焦效应耦合作用研究
1
作者 刘中宪 周涛 +2 位作者 黄振恩 黄磊 章博峰 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期896-906,共11页
基于快速边界元方法和三维运动学有限断层模型,对倾滑断层作用下复杂场地地震动进行求解。以三维近断层沉积盆地为例,采用频域内动力格林函数求解散射场的地震动,以频域内地震波的相位变化反映发震断层在时域内的动态破裂过程,突破了确... 基于快速边界元方法和三维运动学有限断层模型,对倾滑断层作用下复杂场地地震动进行求解。以三维近断层沉积盆地为例,采用频域内动力格林函数求解散射场的地震动,以频域内地震波的相位变化反映发震断层在时域内的动态破裂过程,突破了确定性震源难以模拟高频地震波散射的瓶颈,通过设计快速边界元方法频域-时域自适应逆变换程序得到时域内地震响应,在频域和时域内皆实现了基于确定性运动学有限震源模型的地震动快速边界元法模拟,量化分析了倾滑断层动态破裂下近场沉积盆地地震动的放大效应,揭示了地震的近断层效应与盆地效应的耦合机制。结果表明:近断层效应和盆地聚焦效应存在明显的耦合作用,显著影响了盆地区域地震动的空间分布,盆地中心点的地震动相较于断层附近输入地震动放大了3.97倍;永久位移随断层距离的增加而衰减;在沉积盆地区域内,地震动持时显著延长,软土沉积对外部输入的速度脉冲有放大作用,出现幅值较大的长周期速度大脉冲;沉积盆地会显著增大近断层强震集中性的分布范围。 展开更多
关键词 快速边界元方法 倾滑断层 沉积盆地 近断层效应 场地效应
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采用有限元+边界元方法研究非饱和地基中群桩基础的动力阻抗
2
作者 李绍毅 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期895-907,共13页
采用边界元结合有限元法研究了非饱和地基群桩基础动力阻抗。根据梁模型建立桩体动力控制方程,结合有限元方法建立群桩基础数值模型;基于非饱和多孔介质动力控制方程组,采用加权残余法和拉普拉斯变换,推导非饱和地基边界元法控制方程,... 采用边界元结合有限元法研究了非饱和地基群桩基础动力阻抗。根据梁模型建立桩体动力控制方程,结合有限元方法建立群桩基础数值模型;基于非饱和多孔介质动力控制方程组,采用加权残余法和拉普拉斯变换,推导非饱和地基边界元法控制方程,根据伴随矩阵性质推导其Green函数基本解答。基于桩体和地基土接触面作用力平衡条件和位移相容原理,建立非饱和地基边界元模型和群桩基础有限元模型的耦合数值模型;研究土体饱和度、桩体间距、长度、数目和地基分层等参数对群桩基础动力阻抗的影响。研究发现:地基饱和度增加可降低群桩基础刚度系数;荷载频率较低时增大饱和度可减小群桩基础阻尼系数。增加桩基数目和地基饱和度可增大桩基与地基土相互作用。下卧基岩分层地基可提高桩基与土体的相互作用,且对群桩水平阻抗影响显著。 展开更多
关键词 非饱和介质 群桩基础 动力阻抗 有限元+边界元方法 分层地基
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双重介质油藏压力动态分析的边界元方法 被引量：17
3
作者 何应付 李剑 +1 位作者 杨正明 张训华 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期500-504,共5页
为了研究任意形状双重介质油藏中流体的渗流规律,建立了任意形状双重介质油藏不稳定渗流的数学模型。利用Laplace变换,将该模型转变成Laplace空间的修正Helmholtz方程,用边界元方法获得油藏内任意点的压力,进而由杜哈美原理得到考虑井... 为了研究任意形状双重介质油藏中流体的渗流规律,建立了任意形状双重介质油藏不稳定渗流的数学模型。利用Laplace变换,将该模型转变成Laplace空间的修正Helmholtz方程,用边界元方法获得油藏内任意点的压力,进而由杜哈美原理得到考虑井筒储存效应和表皮效应的井底压力。不同边界条件双重介质油藏井底压力的典型曲线分析表明:窜流系数控制过渡段出现的早晚,裂缝弹性容量系数控制过渡段持续时间的长短,油藏的边界条件对油藏的压力动态存在明显影响。不渗透区域的存在对双重介质油藏压力导数曲线存在明显的影响,可根据压力导数典型曲线的特征识别近井大范围局部不渗透区域的存在。 展开更多
关键词 双重介质油藏 任意形状 边界元方法 不稳定压力 典型曲线
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浅海波导中目标散射的边界元方法 被引量：18
4
作者 范威 范军 陈燕 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期132-142,共11页
提出了一种计算三维散射体在声速剖面随深度变化、距离无关浅海波导中散射声场的数值方法波导边界元方法。当散射体不十分靠近波导界面因而边界多次散射可以忽略时,在边界元计算中可以用自由场格林函数近似波导格林函数。应用镜像法和... 提出了一种计算三维散射体在声速剖面随深度变化、距离无关浅海波导中散射声场的数值方法波导边界元方法。当散射体不十分靠近波导界面因而边界多次散射可以忽略时,在边界元计算中可以用自由场格林函数近似波导格林函数。应用镜像法和球波函数加法定理推导了理想波导中球体散射声场的解析解,用来验证波导边界元方法的计算精度,证明该数值方法是准确的。对浅海波导中水下潜器散射声场数值模拟的结果表明,浅海波导海面、海底界面反射、声速剖面等对目标散射声场的幅值和方向性都有很大的影响。 展开更多
关键词 边界元方法 波导 浅海 目标散射 三维散射体 边界元计算 散射声场 声速剖面
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均匀各向异性油藏不稳定渗流的边界元方法 被引量：9
5
作者 何应付 尹洪军 +1 位作者 杨正明 张训华 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期37-40,共4页
建立了任意形状均匀各向异性油藏不稳定渗流的数学模型。利用坐标转换和Laplace变换,将均匀各向异性油藏的控制方程转变成修正的helmholtz方程,并用边界元方法获得油藏内任意点的压力,进而由杜哈美原理得到了考虑井筒储存和表皮效应的... 建立了任意形状均匀各向异性油藏不稳定渗流的数学模型。利用坐标转换和Laplace变换,将均匀各向异性油藏的控制方程转变成修正的helmholtz方程,并用边界元方法获得油藏内任意点的压力,进而由杜哈美原理得到了考虑井筒储存和表皮效应的井底压力。绘制了考虑油藏各向异性、复杂边界以及油藏内存在不渗透区域等因素的井底不稳定压力典型曲线,并分析了曲线特征。与解析方法的对比表明,边界元方法计算精度很高,适用于任意形状各向异性油藏的不稳定压力动态分析。 展开更多
关键词 各向异性油藏 任意形状 边界元方法 不稳定压力 数学模型
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用有限元/边界元方法进行结构声辐射的模态分析 被引量：67
6
作者 黎胜 赵德有 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第2期174-179,共6页
采用有限元方法和边界元方法建立了轻流体介质中复杂结构振动声辐射的模态分析模型，可计算结构的模态辐射效率、场点声压、结构辐射声功率和辐射效率等声场特性参数．文中以板和加筋板结构的振动声辐射为例进行了模态分析，并与用远场... 采用有限元方法和边界元方法建立了轻流体介质中复杂结构振动声辐射的模态分析模型，可计算结构的模态辐射效率、场点声压、结构辐射声功率和辐射效率等声场特性参数．文中以板和加筋板结构的振动声辐射为例进行了模态分析，并与用远场 Ｒａｙｌｅｉｇｈ积分计算所得结果进行了比较．研究了激励力作用位置对板结构声辐射的影响和加筋板与板的模态辐射效率特点，并指出板加筋后会改变板的模态辐射效率规律． 展开更多
关键词 振动声辐射 有限元方法 边界元方法 模态分析 板结构 加筋板结构 激励力作用位置 模态辐射效率
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快速多极边界元方法在大规模声学问题中的应用 被引量：10
7
作者 李善德 黄其柏 张潜 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期82-89,共8页
为克服传统边界元方法不适合进行大规模声学问题仿真的困难,将快速多极算法应用到传统边界元方法中,对大规模声学问题进行数值计算。由于在快速多极边界元方法中引入基本解的多极扩展,并应用预处理后的广义极小残差法迭代求解器求解线... 为克服传统边界元方法不适合进行大规模声学问题仿真的困难,将快速多极算法应用到传统边界元方法中,对大规模声学问题进行数值计算。由于在快速多极边界元方法中引入基本解的多极扩展,并应用预处理后的广义极小残差法迭代求解器求解线性方程系统,使得快速多极边界元方法的计算效率与传统边界元方法相比显著提高,计算量和存储量减少到O(N)量级(N为问题的自由度数)。对于传统边界元方法求解外部声学问题时的非唯一解现象,在快速多极边界元方法中采用改进的Burton-Miller方法获得全频段的唯一解。数值算例验证了快速多极边界元方法的准确性,表明快速多极边界元方法的计算效率与传统边界元方法相比有数量级的提高,能够有效求解大规模声学问题。 展开更多
关键词 边界元方法 快速多极算法 HELMHOLTZ方程 声学 大规模
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有限长导管声场预报的一种边界元方法 被引量：6
8
作者 杨迎春 周其斗 潘雨村 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期60-65,共6页
为了研究介质流动情况下有限长导管中点声源产生的声场,提出了一种以源势密度作为未知数的间接边界元方法。首先将整个求解空间划分为管内和管外两个相互独立的封闭域,然后利用压力和速度在开口处的连续条件和壁面边界条件将内外域的声... 为了研究介质流动情况下有限长导管中点声源产生的声场,提出了一种以源势密度作为未知数的间接边界元方法。首先将整个求解空间划分为管内和管外两个相互独立的封闭域,然后利用压力和速度在开口处的连续条件和壁面边界条件将内外域的声场方程联立为一个矩阵方程,求解出源势密度后由源势密度计算出任意位置的声场。与Myers的基准数据比较表明本文所得计算结果与之相符。该方法简化了过去声场边界积分方程的形式和数值积分奇性的解决过程,稍加变换便可应用于任意形状导管和复杂声源。 展开更多
关键词 有限长导管 声场预报 边界元方法 介质流动
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基于B-样条的边界元方法及其在波浪力计算中的应用 被引量：6
9
作者 柏威 滕斌 邱大洪 《海洋工程》 CSCD 2000年第4期27-31,35,共6页
就波浪与结构物相互作用问题 ,应用 B-样条函数对物体表面上的速度势进行了数值离散。物体表面的控制参数通过最小二乘原理确定 ,速度势控制参数通过 Galerkin理论确定。本理论给出的速度势及其导数在整个光滑物面上都是连续的。采用此... 就波浪与结构物相互作用问题 ,应用 B-样条函数对物体表面上的速度势进行了数值离散。物体表面的控制参数通过最小二乘原理确定 ,速度势控制参数通过 Galerkin理论确定。本理论给出的速度势及其导数在整个光滑物面上都是连续的。采用此种方法所计算的数值解十分准确 ,并且收敛得很快。 展开更多
关键词 B-样条 边界元方法 波浪力 波浪 结构物 速度势
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基于泰勒展开边界元方法的某半潜式平台水动力计算分析 被引量：5
10
作者 陈纪康 王慧 +2 位作者 马山 段文洋 王隶加 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1431-1437,共7页
为了研究一阶泰勒展开边界元方法对半潜式平台的水动力性能以及运动响应的预报精度,将其计算结果与商业软件AQWA的计算结果进行比较。在试验结果的基础上,通过对两种计算方法结果的比较分析,表明一阶泰勒展开边界元方法计算结果与AQWA... 为了研究一阶泰勒展开边界元方法对半潜式平台的水动力性能以及运动响应的预报精度,将其计算结果与商业软件AQWA的计算结果进行比较。在试验结果的基础上,通过对两种计算方法结果的比较分析,表明一阶泰勒展开边界元方法计算结果与AQWA的计算结果吻合较好,而且一阶泰勒展开边界元方法有着较好的收敛速度,可用于半潜式平台水动力分析,本文工作也为该类平台的水动力响应分析提供了参考。 展开更多
关键词 泰勒展开边界元方法 AQWA 半潜平台 水动力系数 波浪力 运动响应 平均漂移力
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波浪与结构物作用分析的一种高阶边界元方法——自由项和柯西主值积分的直接数值计算 被引量：7
11
作者 滕斌 勾莹 宁德志 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期132-138,共7页
采用直接数值计算方法计算了势流问题高阶边界元方法中的自由项系数和柯西主值积分,建立了波浪与结构物作用的一种高阶边界元方法.通过算例研究了物体表面上固角系数的计算精度和不同网格剖分、不同阶高斯积分点对柯西主值积分的影响.... 采用直接数值计算方法计算了势流问题高阶边界元方法中的自由项系数和柯西主值积分,建立了波浪与结构物作用的一种高阶边界元方法.通过算例研究了物体表面上固角系数的计算精度和不同网格剖分、不同阶高斯积分点对柯西主值积分的影响.对截断圆柱上的波浪作用力与解析解做了对比,发现本方法具有很高的计算精度,随网格的加密迅速收敛于解析解. 展开更多
关键词 波浪力 边界元方法 奇异积分
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梯度材料中矩形裂纹的对偶边界元方法分析 被引量：6
12
作者 肖洪天 岳中琦 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期840-848,共9页
采用对偶边界元方法分析了梯度材料中的矩形裂纹.该方法基于层状材料基本解,以非裂纹边界的位移和面力以及裂纹面的间断位移作为未知量.位移边界积分方程的源点配置在非裂纹边界上,面力边界积分方程的源点配置在裂纹面上.发展了边界积... 采用对偶边界元方法分析了梯度材料中的矩形裂纹.该方法基于层状材料基本解,以非裂纹边界的位移和面力以及裂纹面的间断位移作为未知量.位移边界积分方程的源点配置在非裂纹边界上,面力边界积分方程的源点配置在裂纹面上.发展了边界积分方程中不同类型奇异积分的数值方法.借助层状材料基本解,采用分层方法逼近梯度材料夹层沿厚度方向力学参数的变化.与均匀介质中矩形裂纹的数值解对比,建议方法可以获得高精度的计算结果.最后,分析了梯度材料中均匀张应力作用下矩形裂纹的应力强度因子,讨论了梯度材料非均匀参数、夹层厚度和裂纹与夹层之间相对位置对应力强度因子的影响. 展开更多
关键词 梯度材料 断裂力学 矩形裂纹 对偶边界元方法 应力强度因子
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基于Burton-Miller方程的轴对称结构声学边界元方法 被引量：2
13
作者 刘宝 王德石 +1 位作者 周奇郑 朱拥勇 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期303-311,共9页
提出了一种求取轴对称结构任意边界条件下声辐射特性的边界元方法。采用Burton和Miller改进型公式将高阶奇异项转化为弱奇异项之和,保证声辐射参数的唯一性,且计算简单精确。将结构表面声压与振速按照旋转轴角度进行Fourier级数展开,利... 提出了一种求取轴对称结构任意边界条件下声辐射特性的边界元方法。采用Burton和Miller改进型公式将高阶奇异项转化为弱奇异项之和,保证声辐射参数的唯一性,且计算简单精确。将结构表面声压与振速按照旋转轴角度进行Fourier级数展开,利用级数的正交性建立各项待定系数的求解公式;然后转化格林函数的法向偏导为切向偏导,方便直接计算各项积分,并将面积分公式表示为沿结构边界的线积分和沿旋转角度的积分;进一步采用二次等参单元离散结构边界线,建立声压与振速的关系矩阵,从而确定结构声辐射参数。以脉动球源和横向振动球源为例计算,与解析解和传统边界元法结果作对比,说明该方法的有效精确性。 展开更多
关键词 边界元方法 轴对称结构 结构声学 FOURIER 高阶奇异项 方程 任意边界条件 Burton
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无限域横观各向同性岩体介质中折线裂纹边界元方法 被引量：2
14
作者 王炳军 肖洪天 +1 位作者 孙凌志 岳中琦 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期885-890,共6页
岩体材料的各向异性导致其中的光滑裂纹在扩展后会变为折线裂纹。对于折线裂纹,其折线处裂纹面外法线方向不惟一,不能用连续单元离散。为此,在光滑裂纹问题方法的基础上,引入4种新的不连续单元来离散折线处裂纹面,建立了适用于折线裂纹... 岩体材料的各向异性导致其中的光滑裂纹在扩展后会变为折线裂纹。对于折线裂纹,其折线处裂纹面外法线方向不惟一,不能用连续单元离散。为此,在光滑裂纹问题方法的基础上,引入4种新的不连续单元来离散折线处裂纹面,建立了适用于折线裂纹问题的对偶边界元方法,该方法基于横观各向同性基本解。算例验证表明,该方法具有较好的精度。最后用该方法分析了横观各向同性岩体中的折线裂纹,得到了该类裂纹的应力强度因子。当裂纹面上作用法向均布力,横观各向同性岩体介质中的矩形光滑裂纹发生弯折时,折线两侧的裂纹面在张开时存在抑制效应,从而导致折线裂纹裂尖应力强度因子小于原光滑裂纹。同时还发现,随裂纹面的逐渐弯折,其裂纹面对各向同性面的倾角发生变化,因此,其裂尖断裂特性还受到岩体各向异性的影响。 展开更多
关键词 横观各向同性岩体 折线裂纹 对偶边界元方法 应力强度因子 无限域
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Signorini接触问题的边界元方法及收敛性分析 被引量：2
15
作者 陈一鸣 郝亚娟 +2 位作者 吴怡 刘若飞 张丽娜 《燕山大学学报》 CAS 2004年第1期22-24,28,共4页
以Signorini接触问题为例,讨论了接触问题边界变分不等式的边界元方法,得到了离散边界变分不等式近似解的存在唯一性定理,给出了近似解与精确解的误差估计表达式。
关键词 Signorini接触问题 边界元方法 收敛性 边界变分不等式 误差估计
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快速多极边界元方法在二维声散射问题中的应用(英文) 被引量：3
16
作者 孟文辉 崔俊芝 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1332-1340,共9页
快速多极算法(FMM)是求解边界元方法(BEM)在大尺度情况下的一种非常有效的算法.研究了快速多极算法在二维声散射问题的边界积分方程求解中的应用.给出了积分核函数以及其共轭积分算子核函数的多极展开式,局部展开式以及相应展开系数之... 快速多极算法(FMM)是求解边界元方法(BEM)在大尺度情况下的一种非常有效的算法.研究了快速多极算法在二维声散射问题的边界积分方程求解中的应用.给出了积分核函数以及其共轭积分算子核函数的多极展开式,局部展开式以及相应展开系数之间的转化关系.分别应用两种不同的层级树结构的FMM来进行求解,并对两种树结构下的求解效率进行了对比.数值算例表明用快速多极算法求解该问题时在存储量和计算量上比直接求解方法效率更高. 展开更多
关键词 HELMHOLTZ方程 声散射 边界元方法 快速多极算法
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渗流问题的边界元方法比较 被引量：2
17
作者 陈亮亮 李永 侍克斌 《水力发电》 北大核心 2009年第6期19-21,共3页
由于边界元法只在边界上划分单元,因而可降低一维进行计算,且适合解决无限域问题,在渗流研究中具有独特的优点。为此,简要介绍边界元三种计算方法,并采用不同的方法对相同的算例进行计算比较。结果显示,采用边界点方法处理渗流问题,具... 由于边界元法只在边界上划分单元,因而可降低一维进行计算,且适合解决无限域问题,在渗流研究中具有独特的优点。为此,简要介绍边界元三种计算方法,并采用不同的方法对相同的算例进行计算比较。结果显示,采用边界点方法处理渗流问题,具有计算程序简单,且计算精度较高的优点。易被工程人员掌握和推广。 展开更多
关键词 渗流 边界元方法 边界点方法
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进一步改进边界元方法以克服振动声辐射计算中解的非唯一性 被引量：4
18
作者 王秀峰 陈心昭 《应用声学》 CSCD 北大核心 2002年第3期1-5,共5页
文章利用基于三次B样条插值的边界元方法,对振动体外部声辐射问题进行了研究,对CHIEF法及其改进方法作了进一步的改进,提出在加权余量意义下,通过把内部Helmholtz积分方程与其对内点坐标取导后的方程式作线性叠加,在域外构作的一个小体... 文章利用基于三次B样条插值的边界元方法,对振动体外部声辐射问题进行了研究,对CHIEF法及其改进方法作了进一步的改进,提出在加权余量意义下,通过把内部Helmholtz积分方程与其对内点坐标取导后的方程式作线性叠加,在域外构作的一个小体积块上进行积分以形成补充方程,经与表面Helmholtz积分方程相结合,来求解任意频率下的声辐射问题。并以脉动球和摆动球作为算例,说明本文提出的方法能够有效地克服在特征频率处解的非唯一性问题。 展开更多
关键词 边界元方法 声辐射 三次B样条函数 CHIEF法 结构振动 边界Helmholtz积分方程
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二维金属凹槽填充各向异性介质时散射的边界元方法:TE情形 被引量：2
19
作者 魏兵 葛德彪 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期737-740,共4页
由各向异性介质无界空间Green函数和Green恒等式出发,推导了TE波入射时二维任意截面金属凹槽填充各向异性介质时所满足的边界积分方程,并用边界元法和广义网络原理计算了金属凹槽填充各向异性介质时的散射.用文中方法退化计算了凹槽填... 由各向异性介质无界空间Green函数和Green恒等式出发,推导了TE波入射时二维任意截面金属凹槽填充各向异性介质时所满足的边界积分方程,并用边界元法和广义网络原理计算了金属凹槽填充各向异性介质时的散射.用文中方法退化计算了凹槽填充各向同性介质时的散射,计算结果与解析结果一致.并给出了凹槽填充各向异性介质时的散射算例. 展开更多
关键词 二维金属凹槽 填充 各向异性介质 散射 边界元方法 TE情形 积分方程 TE波
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屈曲特征值问题的边界元方法及收敛性分析 被引量：1
20
作者 丁睿 丁方允 张颖 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2002年第2期144-156,共13页
讨论了屈曲特征值问题的定解条件 ,建立了相应的具约束的积分方程组及带Lagrange乘子的边界变分方程 。
关键词 LAGRANGE乘子法 边界元方法 SOBOLEV空间 屈曲特征值问题 数值解 收敛性
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