岩土工程数值模拟1绪论ppt课件.ppt

《岩土工程数值模拟1绪论ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《岩土工程数值模拟1绪论ppt课件.ppt（72页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人岩土工程数值分析岩土工程数值分析岩土工程数值分析岩土工程数值分析朱术云朱术云2012.9抛砖引玉抛砖引玉资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人n考试方式：考试方式：开卷考试开卷考试 n考勤方式：考勤方式：课堂点名课堂点名n成绩评定：成绩评定：总分总分=期末（期末（50%）+上机实验（上机实验（40%）+平时与考勤

2、（平时与考勤（10%）n联系电话：联系电话：13641538457n电子邮件：电子邮件：n课堂不能睡觉也不要随便说话课堂不能睡觉也不要随便说话几点说明：几点说明：资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人u推荐的主要参考书推荐的主要参考书1.工程地质计算工程地质计算隋旺华隋旺华,于震平（于震平（参考教材参考教材）2.岩土塑性力学原理岩土塑性力学原理郑颖人等中国建筑工业出版社，郑颖人等中国建筑工业出版社，20023.岩土工程有限元分析理论与应用岩土工程有限元分析理论与应用谢康和

3、等科学出谢康和等科学出版社版社，20024.ADINA应用基础与实例详解应用基础与实例详解岳戈等人民交通出版岳戈等人民交通出版社，社，20085.FLAC/FLAC3D基础与工程实例基础与工程实例陈育民等中国水陈育民等中国水利水电出版社，利水电出版社，2009 资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人第一章：绪论第一章：绪论第一章：绪论第一章：绪论 （2 2学时）学时）学时）学时）第二章：岩土工程数值分析基础第二章：岩土工程数值分析基础第二章：岩土工程数值分析基础第二章：岩

4、土工程数值分析基础 （4 4学时）学时）学时）学时）第三章：线弹性问题的有限单元法第三章：线弹性问题的有限单元法第三章：线弹性问题的有限单元法第三章：线弹性问题的有限单元法 （6 6学时）学时）学时）学时）第四章：弹塑性问题的有限单元法第四章：弹塑性问题的有限单元法第四章：弹塑性问题的有限单元法第四章：弹塑性问题的有限单元法 （4 4学时）学时）学时）学时）第五章：有限单元法在岩土工程中的应用第五章：有限单元法在岩土工程中的应用第五章：有限单元法在岩土工程中的应用第五章：有限单元法在岩土工程中的应用 （4 4学时）学时）学时）学时）第六章：其它数值方法第六章：其它数值方法第六章：其它数值方法第

5、六章：其它数值方法 （2 2学时）学时）学时）学时）第七章：岩土工程可靠度分析第七章：岩土工程可靠度分析第七章：岩土工程可靠度分析第七章：岩土工程可靠度分析 （2 2学时）学时）学时）学时）主要内容与学时安排：主要内容与学时安排：（授课（授课24学时，上机实验学时，上机实验16学时）学时）资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人对本课程的内容要求对本课程的内容要求n掌握掌握从工程地质模型组成、建模方法及其向计算从工程地质模型组成、建模方法及其向计算模型的转换模型的转换n掌握

6、掌握岩土体的基本力学特征、工程地质单元划分，岩土体的基本力学特征、工程地质单元划分，计算参数选择的基本方法计算参数选择的基本方法n掌握掌握弹性问题的有限单元法、弹塑性问题的有限弹性问题的有限单元法、弹塑性问题的有限单元法的基本原理及应用单元法的基本原理及应用n了解了解边界单元法、边界单元法、离散单元法离散单元法及数值方法的耦合及数值方法的耦合分析分析n了解了解岩土工程可靠度分析的基本原理及初步应用岩土工程可靠度分析的基本原理及初步应用资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人

7、FLAC3D视窗视窗资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人三维地质模型示意图三维地质模型示意图资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人倾向剖面示意图倾向剖面示意图资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人newdef setup le

8、ngth=500 depth=5 z0=200 numx=100 dt_x=length/numx numy=1 dt_y=depth/numy end;-def set_Numz if z1=0 then Numz=100 z2=z0 actDefine endifend;-def actDefine command ;建立地质体空间模型建立地质体空间模型 gen zone brick size numx numy numz&p0 0 0 z1 p1 length 0 z1 p2 0 depth z1 p3 0 0 z2&p4 length depth z1 p5 0 depth z2 p6

9、 length 0 z2 p7 length depth z2 ;模型模型brick网格划分为网格划分为size:numxnumynumz end_commandend;-;-def act_Down loop while z1 z0+2 set_Numz z1=z1+2 endloopendsetup;运行函数运行函数setupz1=0act_Downplo blo groplot add axes cyansave Model.sav资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该

10、病人一、学习工程地质数值计算的意义、任务一、学习工程地质数值计算的意义、任务二、数值计算方法及常用软件简介二、数值计算方法及常用软件简介三、工程地质数值计算基本程序及其发展三、工程地质数值计算基本程序及其发展第一章第一章第一章第一章 绪绪绪绪 论论论论主要内容：主要内容：资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人一、工程地质数值计算的意义、任务一、工程地质数值计算的意义、任务n工程地质数值计算：工程地质数值计算：应用工程地质学原理、现应用工程地质学原理、现代数学力学方法和计算

11、机技术，研究、解决工代数学力学方法和计算机技术，研究、解决工程地质（岩土）学中的定量（半定量）化问题程地质（岩土）学中的定量（半定量）化问题的一门学科。的一门学科。资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人岩土工程中为什么要进行数值计算？岩土工程中为什么要进行数值计算？n本专业的工作内容涉及大量的复杂计算本专业的工作内容涉及大量的复杂计算n数值方法在工程实践和科学研究中的地位数值方法在工程实践和科学研究中的地位n复杂科学问题解答的一般思路复杂科学问题解答的一般思路n模型的概念

12、与数学建模模型的概念与数学建模n寻求科学的计算方法是解决问题的重要途径寻求科学的计算方法是解决问题的重要途径资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人数值分析方法的必要性和重要性：数值分析方法的必要性和重要性：u有很多问题无法建立解析方程有很多问题无法建立解析方程u即使建立了解析方程，但无法求得解析解即使建立了解析方程，但无法求得解析解u试验方法费时、费力试验方法费时、费力u有很多情况，如核爆炸等无法或很难进行试验有很多情况，如核爆炸等无法或很难进行试验资源与地球科学学院资源

13、与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人数值法涉及的复杂运算有哪些？数值法涉及的复杂运算有哪些？n钢筋砼钢筋砼 结构力学结构力学n土压力、挡土墙、堤坝土压力、挡土墙、堤坝n地基承载力、最终沉降量地基承载力、最终沉降量n基坑、边坡基坑、边坡n桩基础桩基础n锚杆的设计锚杆的设计n地铁、隧道工程、地下洞室、矿山开采地铁、隧道工程、地下洞室、矿山开采u特点：精度、深度、难度、数据量特点：精度、深度、难度、数据量资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对

14、于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人数值方法的研究地位数值方法的研究地位n理论与方法并重理论与方法并重n试验、数值计算与工程实践相互检验试验、数值计算与工程实践相互检验n现代计算机技术为数值方法的发展提供硬现代计算机技术为数值方法的发展提供硬件和软件保证件和软件保证n数学建模为计算提供有利的工具数学建模为计算提供有利的工具资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人中国的大型和巨型工程建设中国的大型和巨型工程建设n300m级高坝级高坝n500m级

15、高边坡级高边坡n10km以上深埋长隧道以上深埋长隧道n西部地形急变带及极端条件下的交通工程西部地形急变带及极端条件下的交通工程n长距离跨流域调水长距离跨流域调水n跨海大桥跨海大桥n跨海峡隧道跨海峡隧道n。1.工程地质数值计算的作用工程地质数值计算的作用资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人9090年代年代-21-

16、21世纪我国水电建设的标志性工程世纪我国水电建设的标志性工程资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人工程规划分东线、中线和西线三部分，东线从长江江苏扬州段调水，经过江苏、山东到达工程规划分东线、中线和西线三部分，东线从长江江苏扬州段调水，经过江苏、山东到达河北、天津。中线从湖北丹江口水库调水经河南、河北到北京、天津，西线规划从长江上河北、天津。中线从湖北丹江口水库调水经河南、河北到北京、天津，西线规划从长江上游调水到黄河上游，供应西北和华北，正在规划中。游调水到黄河上游，供

17、应西北和华北，正在规划中。资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人n工程地质条件的定量化及岩土体赋存环境的模拟工程地质条件的定量化及岩土体赋存环境的模拟n工程动力地质现象及过程的模拟研究工程动力地质现象及过程的模拟研究n工程岩土体应力场和位移场的分析工程岩土体应力场和位移场的分析n岩土体稳定性的模拟岩土体稳定性的模拟2.工程地质数值计算的任务工程地质数值计算的任务资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来

18、讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人-375m水平切面地应力有限元反演计算原始网格图资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人-375m水平切面最大剪应力等值线图水平切面最大剪应力等值线图 资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人平行工作面走向方向剖面煤层开采后最大主应力等值线灰度图平行工作面走向方向剖面煤层开采后最大主应力等值线灰度图 资源

19、与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人1049面回采完成后覆岩离层及最大主应力图资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤

20、进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人回采过程中控顶区上覆岩层裂隙发育模拟研究回采过程中控顶区上覆岩层裂隙发育模拟研究 支架支护阻力为支架支护阻力为3600KN支架支护阻力为支架支护阻力为6400KN不同支护阻力作用下的控顶区岩层裂隙和离层发育图不同支护阻力作用下的控顶区岩层裂隙和离层发育图 资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人工作面开采90m 工作面开采110m资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧

21、伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人二、数值计算方法及常用软件简介二、数值计算方法及常用软件简介1有限单元法有限单元法（Finite Element Method,简称简称FEM）1有限差分法有限差分法（Finite Difference Method,简称简称FDM）1离散单元法离散单元法（Discrete Element Method，简称，简称DEM）1边界单元法边界单元法（Boundary Element Method,简称简称BEM）1数值流形元法数值流形元法（Numerical Manifold Method,简称简

22、称NMM）资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人1.有限单元法有限单元法FEMn50 年代，飞机设计中的结构矩阵分析年代，飞机设计中的结构矩阵分析n60 年代，推广求解平面弹性力学问题年代，推广求解平面弹性力学问题n之后，广泛应用于工程地质问题分析中之后，广泛应用于工程地质问题分析中n常用软件：常用软件：ANSYS、ADINA、ABQUAS，RFPA等等资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康

23、皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康

24、皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人 金门大桥采用金门大桥采用ADINA进行非线性进行非线性有限元分析，分析有限元分析，分析中考虑了材料非线中考虑了材料非线性和几何非线性，性和几何非线性，包括大变形、摩擦包括大变形、摩擦滞回支座、非线性滞回支座、非线性减震器、高塔晃动、减震器、高塔晃动、膨胀节点等，对大膨胀节点等，对大桥减震器在地震作桥减震器在地震作用下的性能、桥塔用下的性能、桥塔振动、节点性能进振动、节点性能进行系统的研究，并行系统的研究，并且对金门大桥及其且对金门大桥及其构件在连续地震作构件在连续地震作用下的安全可靠性用下的安全可靠性进

25、行评估。进行评估。美国金门大桥美国金门大桥资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人RFPARealisticRealistic Failure Process Analysis Failure Process Analysis RFPA modeling研究背景研究背景模型描述模型描述时间相关性时间相关性湿度扩散与

26、蠕变湿度扩散与蠕变未来工作未来工作资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人2.有限差分法有限差分法FDM 出现最早，解决岩土体渗流分析、粘出现最早，解决岩土体渗流分析、粘土层固结计算和温度场计算。土层固结计算和温度场计算。常用软件：常用软件：FLAC资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人FLAC2D界面界面资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的

27、治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人FLAC3D界面界面资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人ITASCA产品系列简介产品系列简介nFast Lagrangian Analysis of Continuan美国美国Itasca咨询公司开发咨询公司开发2D程序程序(1986)n1990年代初引入中国年代初引入中国n有限差分法有限差分法(FDM)nDOS版版2.0 2.1 3.0nItasca其他

28、软件其他软件资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人FLAC3D中的本构模型中的本构模型资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人煤矿开采二维数值模拟煤矿开采二维数值模拟资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人煤矿开采三维数值模拟煤矿开

29、采三维数值模拟资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人煤矿开采三维数值模拟走向剖面图煤矿开采三维数值模拟走向剖面图资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人煤矿开采三维数值模拟倾向剖面图煤矿开采三维数值模拟倾向剖面图资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想

30、一想如何来治疗该病人3.离散单元法离散单元法DEMn70年代初，年代初，Cundall提出提出n模拟块体单元的运动和相互作用、单元内部的应模拟块体单元的运动和相互作用、单元内部的应力应变、块体单元和流体的相互作用等力应变、块体单元和流体的相互作用等n常用软件常用软件:UDEC、3DEC、PFC（2D、3D）资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限

31、，请同学们想一想如何来治疗该病人UDECUDEC应用程序界面应用程序界面资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人4.边界单元法边界单元法BEMn70 70

32、 年代兴起，具有降维作用，精度高年代兴起，具有降维作用，精度高n用于非均质岩土体困难较多用于非均质岩土体困难较多n暂无商业软件暂无商业软件资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人 边界单元法是在有限单元法以后发展起来的一种数值方法。该方法早在边界单元法是在有限单元法以后发展起来的一种数值方法。该方法早在20世世纪纪70年代由英国南安普敦大学土木工程系开始使用。该系的年代由英国南安普敦大学土木工程系开始使用。该系的CABrebbia在国在国际上大力倡导边界单元法。现在这个名词

33、已普遍被科学家接受，边界单元法也逐际上大力倡导边界单元法。现在这个名词已普遍被科学家接受，边界单元法也逐渐被应用到各个领域中。渐被应用到各个领域中。由于边界单元法只在研究区域的边界上剖分单元，从而使求解问题的维数降低：由于边界单元法只在研究区域的边界上剖分单元，从而使求解问题的维数降低：三维问题变为二维问题，二维问题变成一维问题。解一个问题所需计算的方程组三维问题变为二维问题，二维问题变成一维问题。解一个问题所需计算的方程组规模小，有利于节省内存和计算时间。此外，由于边界单元法引入了基本解，具规模小，有利于节省内存和计算时间。此外，由于边界单元法引入了基本解，具有解析与离散相结合的特点，因而具

34、有较高的精度。有解析与离散相结合的特点，因而具有较高的精度。资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人5.数值流形元法数值流形元法NMMn90 年代兴起，石根华（年代兴起，石根华（Discontinuous Deformation Analysis不连续变形分析不连续变形分析DDA）n连续、非连续，结构面连续、非连续，结构面n暂无商业软件暂无商业软件资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有

35、限，请同学们想一想如何来治疗该病人 石根华石根华把有限单元方法、非连续变形分析方法把有限单元方法、非连续变形分析方法(DDA)和解析方法统一起来，创造了流形单元法。和解析方法统一起来，创造了流形单元法。流形元法用一层网格套在结构体上，当结构体分流形元法用一层网格套在结构体上，当结构体分成若干块时，块体之间可以产生接触、滑移和张成若干块时，块体之间可以产生接触、滑移和张开，而在块体内部，再用网格进行细分，计算出开，而在块体内部，再用网格进行细分，计算出各个节点上的位移和应力，与有限元分析具有同各个节点上的位移和应力，与有限元分析具有同样的效果。因此，流形元方法既能分析结构体内样的效果。因此，流形

36、元方法既能分析结构体内的应力分布状态，同时又能够模拟块体破坏之后的应力分布状态，同时又能够模拟块体破坏之后的岩块运动规律，具有很强的适应性。的岩块运动规律，具有很强的适应性。数学覆盖是流形元方法的最基本概念。描述一数学覆盖是流形元方法的最基本概念。描述一物体形状函数称为总体函数，总体函数可以通过物体形状函数称为总体函数，总体函数可以通过许多个重叠的覆盖局部区域的覆盖函数来近似地许多个重叠的覆盖局部区域的覆盖函数来近似地计算出来；物理覆盖的区域是包含在数学覆盖的计算出来；物理覆盖的区域是包含在数学覆盖的材料，是数学覆盖与材料的交集。材料，是数学覆盖与材料的交集。资源与地球科学学院资源与地球科学学

37、院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人 石根华回顾自己石根华回顾自己41年的工程师经历，石根华感慨万千：年的工程师经历，石根华感慨万千：“在这个世界上，在这个世界上，主要是靠解决问题的力量，职务、学位、经历等都不太管用。在出现问题时，主要是靠解决问题的力量，职务、学位、经历等都不太管用。在出现问题时，能解决问题就成功了；失败一次，可能就是永远的失败。能解决问题就成功了；失败一次，可能就是永远的失败。成功靠什么来保证成功靠什么来保证？就是数学，在逻辑上靠数学，靠思维的严密？就是数学，在逻辑上靠数学，靠思维的

38、严密，所有的东西，能够用上的，所有的东西，能够用上的，要武装到牙齿。要武装到牙齿。”“做一个真正的工程师，该有胆量时就要有胆量，甚至把自己的生命赌做一个真正的工程师，该有胆量时就要有胆量，甚至把自己的生命赌进去。但赌博不是工程师的性格，工程师是要求绝对可靠的，工程师不是赌进去。但赌博不是工程师的性格，工程师是要求绝对可靠的，工程师不是赌徒，在任何情况下都要将所有的东西做好。徒，在任何情况下都要将所有的东西做好。”他对中科院计算数学所的研究生们说：他对中科院计算数学所的研究生们说：“从采矿、水库大坝到地下隧道从采矿、水库大坝到地下隧道工程等，世界各国的工程师面临太多的危险。在这些方面，数学是非常

39、有用工程等，世界各国的工程师面临太多的危险。在这些方面，数学是非常有用的，我们周围的人都需要数学。我希望下一代的数学家们，特别是你们，站的，我们周围的人都需要数学。我希望下一代的数学家们，特别是你们，站在在计算数学与工程计算数学与工程之间，最重要的是用发明出的一些数学方法和工具，写出之间，最重要的是用发明出的一些数学方法和工具，写出很好的教科书，把数学交给工程师，追上这个时代。很好的教科书，把数学交给工程师，追上这个时代。”石根华与数学石根华与数学资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如

40、何来治疗该病人三、工程地质数值计算基本程序及其发展三、工程地质数值计算基本程序及其发展1、工程地质数值计算基本程序、工程地质数值计算基本程序u明确研究目的u工程地质条件的综合分析 地形地貌地层岩性地质构造与岩体结构地下水条件地应力条件地震作用 资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人u工程地质模型的建立l工程地质体计算范围l工程地质体属性分区与参数确定l 岩土体结构类型确定l地下水特征l地应力与地震作用特征 资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人

41、的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人u计算模型建立与边界条件分析l调试简单模型l构件理想模型 几何参数 地质构造 材料特性 初始条件 荷载情况 调试模型u计算与分析 资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人举例说明数值模拟解题思路：举例说明数值模拟解题思路：资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病

42、人资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人地质模型各岩层物理力学参数岩石岩石名称名称密度密度/(kg.m-3)体积模体积模量量/GPa剪切模剪切模量量/GPa内聚内聚力力/MPa摩擦角摩擦角/()抗拉强抗拉强度度/MPa泥岩泥岩19001.50.691.8221.6粉砂粉砂岩岩24003.041.653.8282.2中细中细砂岩砂岩26004.532.725.7323.63煤煤16001.30.530.8200.7细砂细砂岩岩25003.752.144.5302.4灰岩灰岩

43、270010.77.388.6365.6资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人Vector(WMF)格式输出格式输出Image(BMP)格格式输出式输出

44、资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人走向垂直剖面走向垂直剖面 资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人水平剖面/底板下垂深2m 资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人综合起来综合起来 工程地质计算不是一个简单的运算过程，工程地质

45、计算不是一个简单的运算过程，而是一个涉及到从野外工程地质条件调查而是一个涉及到从野外工程地质条件调查室内岩土室内岩土体物理力学性质试验体物理力学性质试验 地质模型的概化地质模型的概化计算模型的计算模型的建立建立计算条件（计算参数、初始条件和边界条件）计算条件（计算参数、初始条件和边界条件）的选择的选择 计算结果的检验及综合应用等一系列问题的计算结果的检验及综合应用等一系列问题的复杂系统。复杂系统。资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人n60年代以前：地质学年代以前：地质学

46、+经典力学（土力学）经典力学（土力学）n60-70年代中后期：地质学年代中后期：地质学+近代岩（土）石力学近代岩（土）石力学n80年代以来：地质学年代以来：地质学+现代岩（土）体力学现代岩（土）体力学+计算机计算机科学科学2、发展趋势、发展趋势发展过程（黄润秋）发展过程（黄润秋）资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人数学力学方法数学力学方法+地学理论地学理论解决地质问题解决地质问题发展趋势：发展趋势：n注重计算机技术在工程地质中的全面应用注重计算机技术在工程地质中的全面应

47、用n非线性科学与工程地质学的结合非线性科学与工程地质学的结合n注重模型建立的基础工程地质工作注重模型建立的基础工程地质工作2、发展趋势、发展趋势资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人数值法专业化趋势数值法专业化趋势可靠性分析的引入可靠性分析的引入数值分析软件的发展数值分析软件的发展智能化的专家系统智能化的专家系统 由于地质工程中仍存在着许多未知、不确定、模糊的因素，由于地质工程中仍存在着许多未知、不确定、模糊的因素，致使目前的各种岩土工程数值分析，在大多数情况下只能给出致使目前的各种岩土工程数值分析，在大多数情况下只能给出定性的分析结论，而难以准确的进行定量分析，主要原因：定性的分析结论，而难以准确的进行定量分析，主要原因：（1）工程地质体的本构关系难以确定；）工程地质体的本构关系难以确定；（2）工程地质体的物理力学参数难以确定；）工程地质体的物理力学参数难以确定；（3）计算模型的简化仍存在着一定的问题。）计算模型的简化仍存在着一定的问题。资源与地球科学学院资源与地球科学学院烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人本章结束本章结束本章结束本章结束