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提出了求解有自由面渗流问题的三维数值流形方法,通过构造任意形状流形单元的水头函数,推导了流形单元的渗透矩阵和无压渗流分析的总体控制方程,并给出了自由面的迭代求解策略和渗透体积力的计算方法。典型算例的数值分析表明,该方法采用数学网格覆盖整个材料区域,在自由面的迭代求解过程中数学网格保持不变,只考虑自由面以下渗流区的介质,只对自由面以下的流形单元形成总体渗透矩阵,具有精度高、收敛速度快、编程简单等优点,而且能够通过单纯形积分精确计算被自由面穿越单元的渗透作用力,因此,特别适用于有自由面渗流问题的模拟。 相似文献
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针对无压渗流问题,在传导矩阵调整法的基础上,对穿越自由面的单元用复合单元来处理,每个复合单元具有两套结点水头,一套用于饱和区的水头插值;另一套则用于无水区。通过变分原理,推出了控制方程并在程序中实现。应用复合单元法可以较好地解决自由面的插值问题,消除了穿过自由面单元的水上部分对自由面附近结点水头的贡献,同时对逸出面边界条件的处理也更加方便和准确。算例表明了该方法的有效性。 相似文献
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裂隙岩体因含有发育程度不同的裂隙、节理和断层等不连续面,致其渗透性具有各向异性、不连续性等特点,因此传统的有限元法对分布密集的裂隙岩体渗流场求解有一定的难度。本文提出了采用无单元Glaerkin法求解有自由面裂隙渗流问题,并推导了无单元法求解渗流场的基本方程和积分格式,给出了应用罚函数法处理渗流边界条件和自由面处理方法。采用IDL语言编制了二维无单元法计算软件LIDAREFM。文中以北京怀柔桥梓镇某裂隙岩体边坡渗流场计算为例,研究了复杂裂隙共同作用下渗流场特性和自由面分布,讨论了不同开度、不同连通程度的裂隙对渗流场的影响。研究结果表明:无单元法可以较好地解决有密集裂隙的岩体渗流场的求解问题,实现了裂隙处结点任意加密以及积分网格的独立布置,避免了对有自由面和裂隙穿越的子域的重新处理,简化了渗流问题的求解过程。 相似文献
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《物探化探计算技术》2015,(3)
为了解决网格方法面临的剖分困难,将基于径向基函数的配点型无单元法用于重磁二维正演。主要研究无单元法的基本原理,包括配置-中心节点的设置、形状参数的选取、边界条件的处理、微分方程的离散、矩阵方程的求解等一系列具体问题。通过重磁二维正演结果表明:在相同的剖分尺寸下,无单元法的计算精度高于有限元、有限差分正演;相比于网格法,无单元法还具有节点设置灵活、不用网格剖分、程序编写容易等优点。 相似文献
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饱和水流溶质运移问题数值解法综述 总被引：10，自引：0，他引：10
本文总结了饱和水流中溶质运移方程求解的各种数值方法，分析各种方法的本质特征以及各自的优缺点，并指出了求解对流—弥散方程的各种数值方法的研究进展和值得重视的问题。研究结果表明，自适应欧拉—拉格朗日法(EM)是溶质运移问题中，求解对流—弥散方程是比较有发展潜力的方法之一。以MMOC法为基础在陡峰值高价插值和其它区域低价插值相结合的ELM法，将是未来发展的趋势。而寻求非规则网格上高精度的空间单元插值模式，已开始成为求解对流问题数值方法研究的重点和关键问题。 相似文献
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紧支径向基函数能使支配方程中的刚度矩阵具有稀疏性,很适合应用于无网格方法中,其缺点是在插值计算时精度不高.点插值方法的插值函数具有Delta函数性质,可以很方便的施加本质边界条件,但在计算插值函数时矩阵易出现奇异.为了提高计算精度并避免点插值法的局限性,首先对紧支径向基函数进行完备性修正,然后用完备性修正的紧支径向基函数代替多项式来形成插值函数,建立了紧支径向基函数点插值方法.由于该方法中的形函数满足Delta函数性质,因此本质边界条件可以像传统的有限元方法一样很容易施加.然后将该方法用于二维弹性静力问题的求解,导出了其相应的离散方程.最后将该方法应用于一个悬臂梁的分析中,初步验证了该方法的有效性与合理性. 相似文献
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岩土工程数值计算中的无网格方法及其全自动布点技术 总被引：14，自引：3，他引：11
自然单元法采用无网格的思想全域构造插值函数,它的求解精度高,计算时间少,可准确地施加边界条件,兼具有无网格法和有限单元法的优点和特点,是一种理想的用于岩土及地下工程分析计算的数值方法。文中简要地介绍了自然单元法的基本理论,并针对岩土及地下工程问题特点,给出了一种无网格离散点的全自动布置方法。 相似文献
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非饱和地质体中水-应力耦合二维有限元方法及对锚杆支护的分析 总被引：1，自引：1，他引：0
从建立应力平衡方程、水连续性方程入手,采用Galerkin方法将各控制方程分别在空间域和时间域进行离散,开发出了一个用于分析饱和-非饱和岩土介质中水-应力耦合弹塑性问题的二维有限元程序。然后就一个假定的处于渗流场中的饱和-非饱和土体使用预应力锚杆的支护效果问题进行了模拟计算。结果表明,在有地下水赋存的饱和-非饱和条件下,预应力锚杆的作用主要体现在减少了土体中的塑性区,而对位移的约束依部位而异,其对渗流场的影响不大。 相似文献
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A semi‐analytical approach is developed for modeling 3D heat transfer in sparsely fractured rocks with prescribed water flow and heat source. The governing differential equations are formulated, and the corresponding integral equations over the fracture faces and the distributed heat source are established in the Laplace transformed domain using the Green function method with local systems of coordinates. The algebraic equations of the Laplace transformed temperatures of water in the fractures are formed by dividing the integrals into elemental ones; in particular, the fracture faces are discretized into rectangular elements, over which the integrations are carried out either analytically for singular integrals when the base point is involved or numerically for regular integrals when otherwise. The solutions of the algebraic equations are inverted numerically to obtain the real‐time temperatures of water in the fractures, which may be employed to calculate the temperatures at prescribed locations of the rock matrix. Three example calculations are presented to illustrate the workability of the developed approach. The calculations found that water flux in the fractures may decrease the rate of temperature rise in regions close to the distributed heat source and increase the rate of temperature rise in regions downstream away from the distributed heat source and that the temperature distribution and evolvement in a sparsely fractured rock mass may be significantly influenced by water flow exchange at intersection of fractures. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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热-水-应力耦合弹塑性二维有限元程序的开发与应用尝试 总被引：5，自引：3，他引：2
从已有的应力平衡方程、水连续性方程、能量守恒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岩土介质中热-水-应力耦合弹塑性问题的二维有限元程序,并通过2个算例进行了应用尝试。 相似文献
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第二类非线性Fredholm型积分方程数值解 总被引：1，自引：0，他引：1
配置法研究了地球物理中常见的第二类非线性 Fredholm 型积分方程的数值解法,将第二类非线性 Fredholm 型积分方程转化为非线性代数方程组进行求解,采用高斯数值积分公式,给出了数值计算的具体实例.利用Matlab软件的符号运算功能编程计算,克服了非线性方程难于变成求解的困难,数值例子表明该方法编程简便有效.对非线性积分方程和非线性代数方程组的求解都有重要价值. 相似文献
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无单元法（element free galerkin method）是一种基于滑动最小二乘法构造插值函数的无网格数值方法。以该方法中插值函数及其导函数为基础,从变分原理出发,建立了弹性地基上正交各向异性Mindlin板的无单元法求解控制方程,其中弹性地基采用Winkler地基模型。对该理论方法进行了相应的程序实现,最后通过算例分析表明了提出方法用于水工结构中弹性地基板问题分析的可行性和有效性。 相似文献
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Extended precise integration method for axisymmetric thermo‐elastic problem in transversely isotropic material 
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下载免费PDF全文 This paper presents a numerical solution for the analysis of the axisymmetric thermo‐elastic problem in transversely isotropic material due to a buried heat source by means of extended precise integral method. By virtue of the Laplace–Hankel transform applied into the basic governing equations, an ordinary differential matrix equation is achieved, which describes the relationship between the generalized stresses and displacements in transformed domain. An extended precise integration method is introduced to solve the aforementioned matrix equation, and the actual solution in the physical domain is acquired by inverting the Laplace–Hankel transform. Numerical examples are carried out to demonstrate the accuracy of the proposed method and elucidate the influence of the character of transverse isotropy, the anisotropy of linear expansion coefficient, the anisotropy of thermal diffusivity, and medium's stratification on the thermo‐elastic response. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献