作者:方小姣; 李长伟; 刘剑 期刊:《矿产与地质》 2019年第05期
谱元法(SEM)是基于有限元发展起来的一种数值模拟方法,具备有限元法处理复杂结构的几何灵活性和谱方法的高精度和指数收敛性,将其用于数值模拟计算比传统高阶有限元减少了内存需求和CPU时间。为了提高大地电磁数值模拟的精度和效率,基于Galerkin加权余量法,采用Gauss-Lobatto-Legendre(GLL)正交多项式作为插值基函数,用Intel的Pardiso求解器直接求解线性方程组得到电磁场分布,实现了大地电磁(MT)二维谱元法数值模拟。给出的层状模...
作者:袁金龙; 陈海波; 王昆; 操小龙 期刊:《振动与冲击》 2019年第23期
针对一般层合板统计能量分析(SEA)参数获取困难问题,建立了一种基于谱元法(SFEM)的SEA参数计算方法。采用三节点二次谱单元在层合板厚度方向进行网格划分,通过刚度矩阵与质量矩阵建立波数的特征方程;根据模态相似原则,利用皮尔逊相关系数对各阶模态的波数进行分类,进而获得层合板的模态密度、辐射效率等SEA参数。对单层薄板和三明治夹芯板进行了数值模拟研究,计算结果与其他理论值或实验值进行对比,验证了该方法的有效性,并以五层...
讨论了一阶线性双曲方程的间断耗散谱元法,建立了Crank-Nicolson全离散格式的稳定性和误差估计.选取适当的基函数,设计了有效的并行算法,并给出了数值结果,验证了该方法的有效性.与传统的谱元法、耗散谱元法以及间断谱元法进行比较,显示出该方法的某些优势.
作者:魏亦文; 王有学; 张智 期刊:《地球物理学进展》 2017年第05期
二维波动方程谱元法通常采用四边形网格,网格质量和属性建模方式对波场模拟精度和效率有较大影响.常规属性建模需要先建立几何模型再对其进行贴体网格剖分.但存在已知稠密属性控制点却难以建立复杂几何模型的问题.针对此问题,提出对模型进行矩形网格剖分并计算GLL点,利用属性控制点对所有GLL点进行插值以提高属性建模的效率.将属性建模方式归纳为单元属性建模方式和节点属性建模方式.在节点属性建模方式中分析了双线性插值、快速Ga...
作者:汪昌勇; 冯志强; 陈荟键; 李九一; 陈乾伟 期刊:《公路》 2019年第08期
以落锤式弯沉仪产生的冲击载荷作用于路表为工况,将公路的面层、基层和土基均假设为线弹性材料,并利用有限元软件建模、划分网格、设定边界条件进行加载和计算。同时介绍了谱元法计算路表弯沉时处理边界条件的问题。基于谱元法的路表弯沉计算理论,采用自编语言求得路表弯沉时程曲线。将谱元法得到的弯沉曲线与有限元计算曲线作比较,得出了两者在弯沉计算结果上基本吻合,同时分析了两者0mm处测点最大弯沉差值,验证了谱元法对路表弯...
作者:和文强; 秦国良; 包振忠; 王亚洲 期刊:《哈尔滨工程大学学报》 2018年第03期
为了求解对流项占优的对流扩散方程的非稳定性问题,本文提出了二维稳态对流扩散方程的一种高精度求解方法。该方法将一致逼近迎风方法和Chebyshev谱元方法相结合,形成了稳定化谱元方法。通过数值算例对该方法的可行性进行了验证,讨论了计算精度、收敛速度及边界层逼近和单元插值阶数的关系。研究表明:和谱元方法相比,稳定化谱元方法扩大了对流扩散方程的稳定求解区域;消除了计算区域内部及边界层附近的数值振荡,对内部和外部边界层...
作者:廖树超; 于彦彦; 丁海平 期刊:《世界地震工程》 2018年第03期
在地震动数值模拟方法中,谱元法和有限元法是应用较广泛的两种方法。基于经典的Lamb问题模型,首先推导给出地表竖向位移的解析解答。然后分别利用常用的四阶谱元法和线性有限元法,模拟了地表脉冲力源作用下模型的位移响应。考虑有意义的最短波长内的采样点个数及单元高宽比的变化,对比了两种方法的模拟精度;结果表明:对于谱元法,观测点与波源之问需至少包含两个网格,在此条件下,最短波长内包含一个网格(最短波长内5个采...
作者:王丹生; 周品; 范凌峰; 朱宏平; 蔡福祥 期刊:《土木工程与管理学报》 2019年第02期
本文介绍了结构的附加质量识别方法,并采用欧拉梁模型对其进行了理论和数值研究。首先建立了基于拉普拉斯变换谱元法的欧拉梁模型,推导了完整梁以及引入附加质量后的梁单元刚度矩阵,并根据梁的动力响应得到各测点的电压输出;其次,对电压统计矩进行灵敏度分析,通过L1正则化方法识别了梁上附加质量位置和大小,并分析了该方法对于噪声的鲁棒性。研究表明,所提出的方法能够正确地识别出梁上附加质量的位置,有效地识别附加质量的大小。...
作者:邵文婷 期刊:《上海第二工业大学学报》 2017年第04期
采用模态基函数形式下的谱元法,对一类一维和二维交界面问题进行了数值计算研究。不仅考虑了具有间断系数的方程,还涉及了右端带有奇性源项的方程。对于二维问题的数值计算,研究了四边形单元谱元法和三角单元谱元法的离散格式。通过一些具有精确解的数值算例,验证了基于模态基函数谱元法求解交界面问题的可行性和有效性。与其他数值方法相比,谱元法对于一维问题可以实现指数阶收敛精度,对于二维问题也得到了较高的计算精度。
作者:汪昌勇; 冯志强; 李九一; 陈荟键 期刊:《四川理工学院学报》 2018年第06期
研究以落锤式弯沉仪对路基的无损检测为工程背景,以线弹性得到的谱元法理论为基础,对路基的粘弹性层结构模型进行分析,得到了适用于粘弹性层的计算方法即式(24)和式(25)。此法主要是在经过快速傅立叶变换后的频域中进行,将得到的频域中的响应再次逆变换为时域中的响应,由此可避免遇到时域中难以解决的无穷积分的计算问题。研究进一步运用伯格斯模型,分别以泊松比随时间变化和泊松比不随时间变化为例,利用自编语言代码计算出粘弹性...
作者:廖彬彬; 徐建桥; 孙和平; 周江存 期刊:《地球物理学报》 2019年第07期
谱元法作为一种基于变分原理的数值方法,已经成为地球动力学数值模拟的重要手段.本文旨在对Martinec(2000)正演模拟表面负荷问题的谱-有限元方法进行改进.简单地介绍了谱元法计算负荷边值问题的相关理论,并推导了中性分层液体中的平衡方程以及其对应的弱形式解.在地球半径方向上,采取高阶样条函数作为负荷解的基函数,并利用高斯-勒让德方法进行数值积分.均质地球模型数值试验表明,相较于Martinec的方法,本文方法可以有效地加快数值...
作者:包振忠; 秦国良; 和文强; 王亚洲; 穆毅伟 期刊:《振动与冲击》 2018年第13期
为深入探索流动发声的机理,将Ribner和Meecham提出的膨胀理论扩展到有背景流场存在的情形下,并对同向旋转涡对的发声问题进行了数值求解。空间离散采用高精度谱元法,时间推进采用隐式Newmark法,并在外边界采用Eliane-Dan-Thomas吸收边界条件。计算结果与用匹配渐进展开法得到的解析解进行比较,数值解与解析解吻合较好。另外计算了同向旋转涡对在不同旋转马赫数、均匀流场、剪切流场影响下的发声情况,并且对其频谱成分进行了分析。...
作者:谢辉; 马禾青; 马小军; 张楠; 罗恒之; 李青梅 期刊:《地震学报》 2018年第05期
本文以宁夏区域地震台网为例,分析了波形互相关法在判定重复地震中可能存在的问题并讨论了相应的处理方法,通过构建三维非均匀体模型并利用谱元法数值模拟地震波的传播,统计了不同台站观测到的地震对波形互相关系数的分布,进一步研究了互相关系数与非均匀体性质及震源机制解之间的关系。结果表明:针对宁夏区域地震台网,利用波形互相关法判定重复地震比地震定位方法更有效;互相关系数在不同台站的取值与震源附近三维非均匀体强度和...
作者:乔勇虎; 滕吉文; 皮娇龙 期刊:《地球物理学报》 2018年第12期
煤层隐伏小断层在煤田地质勘探期间能否查明,是影响煤矿安全生产的主要地质因素.煤层中传播的地震槽波,非常适用于探测煤田异常构造.本文利用谱元法模拟计算了含断层模型Rayleigh型地震槽波的产生、传播过程,对于直达槽波、反射槽波、透射槽波进行了波场特征分析,频散特征分析,频谱特征分析.根据不同小落差断层模型(垂直断距分别为1/4、1/2、3/4、1个煤厚;断层倾角分别为90°、60°、45°),分析了Rayleigh型槽波传播过程中断层对反射...
作者:刘玲; 殷长春; 刘云鹤; 邱长凯; 黄鑫; 张博 期刊:《地球物理学报》 2018年第02期
高精度、快速有效的正演模拟算法是三维电磁正反演的前提.为了提高海洋电磁三维数值模拟的精度和效率,本文提出利用基于Gauss-Lobatto-Chebyshev(GLC)基函数的谱元法进行海洋可控源三维电磁正演模拟.谱元法结合有限元法和谱方法的优点.我们通过应用伽辽金加权残差法离散二次电场矢量亥姆赫兹方程,在单元内选择混合阶GLC多项式的张量积作为高阶矢量插值基函数,在求解大型稀疏线性方程组时利用直接求解器进行快速求解,从而...
作者:胡伟成; 杨庆山; 张建 期刊:《工程力学》 2019年第04期
利用谐波合成法生成粗网格的脉动风速时程,通过双线性插值得到入口节点时程数据,考虑时程互相关性对时程进行修正得到大涡模拟湍流入口。采用谱元法对两种不同坡度的三维山丘地形进行大涡数值模拟,将结果与风洞试验及有限体积法数值模拟进行对比。结果表明:大涡模拟能较准确地预测山丘地形的风场及湍流特性;与有限体积法相比,谱元法的计算效率更高,在复杂山地地形的风场预测上有较好的应用前景。
作者:林伟军; 苏畅; Seriani; Géza 期刊:《应用声学》 2018年第01期
针对传统谱元法在每个单元内只能存在单-均匀介质,应用在复杂非均匀介质的波传播模拟中可能造成极大计算规模的问题,发展了多网格谱元法.该方法在谱元法单元内引入独立的辅助网格,用于精细描述单元内的介质和外力分布变化,在较稀疏的主网格上进行波场的求解.基于声波和弹性波方程推导了多网格谱元法公式,并对几种典型模型进行了波场的数值模拟.与传统谱元法的对比结果表明,此算法在复杂非均匀介质的弹性波传播模拟中可以利用较少的...
作者:钟钧; 李灏; 陈明春; 雷刚 期刊:《云南大学学报·自然科学版》 2017年第S2期
由于地表岩性的不均匀性以及低速异常,局部横向地震波速度分布极不均匀,造成单炮质量整体较差,地震波散射现象严重.通过对南方郎岱喀斯特地区近地表模型正演,针对其低速异常体、地表非均质体,结合谱元法,分析其影响地震波场的地表地形条件、地表速度条件、地下特殊岩性体、构造、断层等因素,确定了郎岱地区低速异常为地表高陡地形、煤层特殊岩性体、地表溶洞裂缝、高陡构造和断层的综合影响,为识别地表异常、减弱散射噪声干扰提供...
作者:毛虎平; 刘晓洁; 尤国栋; 张艳岗; 董小瑞 期刊:《机械设计》 2017年第10期
研究了用Chebyshev时间谱元法求解任意载荷作用下的振动问题,从Bubnov-Galerkin方法出发,深入分析了在第二类Chebyshev正交多项式极点处重心Lagrange插值来构造节点基函数及其特性,推导了任意载荷作用下振动问题的伽辽金谱元离散方案,利用最小二乘法求解线性方程组。以线性载荷、三角载荷、半正弦波载荷作用下的振动问题及正弦载荷作用下的悬臂梁的振动问题为例,验证了文中方法的可行性,并与配点法进行比较,进一步说明了文中方法的...
作者:曾凡海; 马和平; 赵廷刚 期刊:《上海大学学报·自然科学版》 2011年第06期
提出一种交替方向Legendre谱元格式求解二维Schrtidinger方程,并对于线性情形给出最优日’误差估计.该方法把二维问题的计算转化成一维问题的求解,并且采用区域分裂法进一步降低问题的规模.该算法可实现高度并行化,并减少存储,通过选择适当的基函数,使得导出的矩阵是带状稀疏的.通过数值算例比较,该方法显示出一定的有效性.