流形方法覆盖系统自动生成算法

用覆盖所有材料区域但独立于材料实际几何边界的任意形状数学网格和实际的物理网格来建立流形方法的覆盖系统 ,直接从数学覆盖和物理覆盖的定义出发 ,探讨了流形方法覆盖系统的全自动生成技术 ,并用VisioC 及其标准类库实现了流形单元和 2套覆盖的自动形成和编号 .     

基于独立覆盖的高阶流形方法

提出了一种基于独立覆盖的高阶流形方法(ICMM).该方法基于完全独立的物理覆盖,在物理覆盖上可以定义一至高阶的覆盖位移函数,在独立的物理覆盖间采用具有真实物理意义的弹簧(区别于DDA(Discontinuous Deformation Analysis)和DEM(Discrete Element Method)方法中为迭代需要而设置的虚拟弹簧),避免了一般流形方法需要复杂的覆盖生成等前处理算法的困难,消除了高阶流形方法特有的线性相关性带来的总体刚度矩阵奇异性的问题,可以方便地应用于连续体分析、从连续到非连续破坏以及完全非连续问题的统一分析.算例分析初步验证了本文方法的正确性和有效性.     

数值流形方法物理覆盖系统的自动剖分

利用面向对象设计思想将岩土力学中数值流形方法的物理覆盖系统抽象为独立的数据类,在此基础上完成了物理覆盖系统的自动剖分算法。对裂缝切割的连续材料,在裂缝的扩展过程中能自动生成正确的流形单元。算例表明,本算法是可靠和有效的。     

基于四边形网格的流形方法覆盖系统生成算法

对流形方法的有限覆盖系统进行了深入研究,基于任意四边形数学网格,系统地提出和发展了一种简单、快速、稳定的流形方法覆盖系统生成算法.该算法未引入任何附加假设,可以容易、方便地进行复杂多裂纹(节理)岩体及其裂纹扩展过程的流形单元生成及物理覆盖编码,较好地解决了流形方法实施时遇到的瓶颈问题,为流形方法的研究和进一步应用奠定了良好的基础.     

三维数值流形法覆盖系统并行分区生成算法

三维数值流形方法（three dimensional numerical manifold method,3D-NMM）是岩土工程数值模拟中强大的数值方法之一。但一直存在接触判断困难、计算处理数据量大,效率低等问题。将并行计算技术应用于三维数值流形方法覆盖系统生成可以有效提升其覆盖系统的生成效率。详细研究了并行编程模式下三维数值流形法覆盖系统的生成算法。基于MPI分布式内存编程原理,将分区覆盖生成作为三维数值流形法并行覆盖生成基本思路。先采用规则粗六面体网格覆盖问题域,并利用Metis划分网格形成负载基本均衡的子区域,在原有串行算法的基础上设计了子区域覆盖系统的生成算法。并基于分布式内存存储模式下不同区域间数据传递需求,对本并行算法建立了界面信息传递算法,用以并行计算过程不同区域间中数据交流。最后,使用C++开发了基于布尔运算的三维数值流形单元及覆盖系统并行生成算法。算例表明此并行覆盖系统生成算法可有效提高三维数值流形法覆盖系统的生成效率及其应用规模     

流形法在岩石力学研究中的应用

简要地介绍了流形法的基本概念、基本方程、广义结点和广义单元、非连续变形问题的双重网格描述、覆盖、星、星的构造、单元与物理边界的识别。文中给出了一个算例,并对流形法作了一些评论。     

流形方法的矩形覆盖系统及其全自动生成算法

作者在流形方法里采用矩形作为数学覆盖,从另一角度提出了一种不同于有限元法的数值分析方法。该方法结构简单,不需要准备单元和结点数据,数据输入量少,能够很方便地实现与CAD技术的一体化。文中详细地讨论了使用矩形网格的流行方法的理论和实施技术,并给出了其矩形覆盖系统的全自动生成算法。算例结果表明,理论和方法是正确、有效的。     

裂纹扩展过程模拟的无网格流形MSIM方法

采用一种新的无网格流形MSIM方法来进行裂纹扩展过程的模拟分析。该方法利用单位分解法和有限覆盖技术来构造插值函数,该插值函数的建立不受域内不连续面的影响,可较好地求解裂纹扩展问题;此外,该插值函数还具有高阶完备性、一致性,且可以在需要的节点处具备delta属性,能够方便、准确地施加各种边界条件。与通常的无网格方法相比,该方法由于采用了有限覆盖技术,试函数的构造不受域内不连续面的影响,克服了传统的无网格方法在处理不连续问题时由于采用光线法所遇到的困难;与数值流形方法相比,该方法用一系列节点的影响域来建立有限覆盖和单位分解函数,具有无网格方法的特性,摆脱了传统数值流形方法中在处理复杂非连续问题时网格所带来的困难,且其覆盖系统的生成远比数值流形方法中覆盖系统的生成简单。数值算例结果表明本文方法用于追踪复杂应力状态下裂纹扩展过程的正确性和有效性。     

一种基于数值流形法的模拟岩体结构面新方法

利用数值流形方法可以方便有效地统一处理连续和非连续变形分析的优点,借鉴Goodman单元的相关理论,提出一种基于数值流形方法的模拟节理、裂隙和软弱夹层等岩体结构面的新方法,极大简化了含岩体结构面的复杂岩体工程的前处理及分析过程.算例分析表明了该方法的正确性和有效性.     

一种高精度三维八节点流形单元

基于数值流形方法构造了一种新型的三维八节点六面体流形单元 ,该单元能够通过增加覆盖位移函数的阶数而不是单元的节点数来提高数值解的精度 ,简化了三维问题的程序编制和前后处理过程 ,且可以在求解区域的不同地方混合使用各阶覆盖函数来提高求解效率 ,弥补了有限元法的不足 .计算结果表明 ,数值解与理论解吻合 .     

非连续变形计算力学模型中的广义有限单元

阐述了广义结点的数学覆盖和物理覆盖、覆盖的类型及其特征·在此基础上,由广义结点构造数学覆盖,并介绍了不同类型的数学覆盖·广义有限单元是由数学覆盖、物理覆盖和本构关系构成,不同特性的数学覆盖和本构关系可构成不同特性的广义有限单元,以模拟多体系统中不同特性的物体,如刚体、弹性体、弹塑性体、粘弹性体和粘弹塑性体等,并给出了一般广义有限单元的基本特性矩阵与向量·为非连续变形计算力学模型在单元离散方面奠定了坚实的基础     

覆盖位移函数对数值流形方法刚度矩阵的影响

基于数值流形方法的覆盖位移函数理论,从覆盖位移函数对刚度矩阵形成关系的角度出发分析了其对刚度矩阵求解的影响。通过分析可知,刚度矩阵中矩阵元素数值递增速度与覆盖位移函数中绝对坐标x、y相关。并提出一种改进的覆盖位移函数来改善在采用高阶覆盖位移函数情况下刚度矩阵的局部刚度过大的问题,以利于矩阵求解计算。最后通过算例验证了该方法是有效的。     

三维数值流形方法及其积分区域的确定算法

该文采用长方体单元作为三维数值流形方法的数学覆盖 ,在此覆盖下物理覆盖和物体的交集是刚度矩阵的积分区域 ,采用的是Hammer积分法 .为了求解刚度矩阵 ,针对Hammer积分方法 ,该文提出了一种确定积分区域的算法和算法代码