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《中国地震局工程力学研究所》 2006年
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完美匹配层理论及其在地震波模拟中的应用

李宁  
【摘要】:近年来,国内外诸多学者在各种物理领域的波动数值模拟技术中,大量使用了完美匹配层(Perfectly Matched Layer)方法作为人工边界的处理方法。虽然国内也有一部分学者在电磁波模拟、电磁设备仿真设计中探讨和应用了该边界处理方法,但在地震波模拟和地震工程领域,对此边界处理方法的研究和应用还不多见。鉴于国际上对于此方法的优越性和广泛适用性都有较高的评价,本文旨在探索应用该方法于地震波数值模拟领域中的可行性和适用性。 本文的具体内容如下: 1、本文较系统的研究了PML人工边界处理方法的基本理论和数学概念,分析了适用于一阶双曲型偏微分方程组的平面波(SH、P-SV波)PML边界; 2、用有限差分方法构造离散数值格式,编制程序,通过算例说明PML边界条件对有限差分算法格式的适用性以及对外行波吸收效果等方面的性能,并给出PML应用于有限差分格式的结论和建议; 3、拓展了PML的应用范围,将PML拓展应用到以二阶双曲型偏微分方程为控制方程的弹性动力学问题中,推导出了适用于以弹性动力学方程为控制方程的PML人工边界有限元格式; 4、在推导得到的有限元格式基础上,利用Galerkin法构造有限单元格式的概念,编制了计算机程序,给出了PML边界在应用于平面内波动的吸收效果和性能等方面的演示性算例; 5、在统一内域算法的条件下,简单比较了二次透射人工边界(MTF)和PML人工边界的对体波和面波的透射效果差异。从计算效率和适用性、代码实现难易程度等方面,给出了多次透射边界与PML各自的适用条件等。
【学位授予单位】:中国地震局工程力学研究所
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:P315.3

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【引证文献】
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1 李宁;谢礼立;翟长海;;基于混合有限元格式的完美匹配层与多次透射公式人工边界比较研究[J];地震学报;2007年06期
2 周竹生;王红;;改进BISQ模型地震波场数值模拟中的边界处理[J];中国有色金属学报;2012年03期
3 李飞;程久龙;杨思通;;基于Cerjan衰减函数的PML吸收边界条件[J];物探与化探;2012年06期
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2 丰赟;基于FCT有限差分方法的瑞雷波数值模拟[D];中南大学;2010年
【参考文献】
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【共引文献】
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4 陈向红;张鸿儒;;暗挖海底隧道地震动水压力响应分析[J];北京交通大学学报;2012年01期
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2 张翠然;陈厚群;涂劲;;频率非平稳对大岗山拱坝非线性响应的影响[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
3 谯雯;刘国明;;基于黏弹性人工边界的防洪堤动力有限元分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
4 李杰;王鼎;;基于物理机制的地震动随机函数模型[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅰ)[C];2010年
5 赵源;杜修力;赵密;李立云;;地下结构地震响应中的地震动输入探讨[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅰ)[C];2010年
6 李正农;周振纲;;墩高对矩形渡槽结构水平地震响应的影响分析[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅰ)[C];2010年
7 涂劲;李德玉;欧阳金惠;;高拱坝静动力分析中自重施加方式影响的研究[A];首届全国水工抗震防灾学术会议论文集[C];2006年
8 涂劲;李德玉;陈厚群;;锦屏一级水电站高拱坝整体抗震安全性研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展[C];2009年
9 王立涛;陈厚群;马怀发;;人工黏弹性边界的接触非线性问题在FEPG中的实现[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展[C];2009年
10 李德玉;涂劲;叶建群;涂祝明;;碾压混凝土重力坝整体三维非线性有限元地震反应分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展[C];2009年
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3 周建伟;状态受限最优控制问题的谱方法[D];华东师范大学;2011年
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6 郜新军;地震及列车竖向荷载作用下大跨桥梁动力响应分析研究[D];北京交通大学;2011年
7 孙卫明;科学与工程计算中的Fourier级数多尺度方法[D];北京交通大学;2011年
8 张东良;起伏地表条件下的直流电场有限差分数值模拟[D];吉林大学;2011年
9 谢志南;波动数值模拟人工边界的稳定问题[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
10 王秋萍;几种结构损伤诊断方法对比研究及实验验证[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
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2 田禹;煤岩双相介质弹性波场数值模拟[D];山东科技大学;2010年
3 宫妍;波动方程的非结构化网格改进有限差分方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王松;大型沉箱码头的非线性动力反应分析[D];长沙理工大学;2010年
5 鉴学升;隧道爆破对地面振动影响的研究[D];长沙理工大学;2010年
6 刘望球;基于Patran的水泥路面破碎机理研究及设备研制[D];长沙理工大学;2010年
7 张强;基于探地雷达的高速公路厚度自动检测算法研究及软件实现[D];南昌大学;2010年
8 叶娟;应用超声Lamb波评价材料蠕变损伤的数值模拟与实验研究[D];华东理工大学;2011年
9 张立杰;地下水工隧洞地震响应的数值模拟研究[D];昆明理工大学;2010年
10 王飞;磁致伸缩纵向模态导波信号处理关键技术研究[D];浙江大学;2011年
【同被引文献】
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1 王肖钧,肖绍平,胡秀章;通量修正输运法在动态有限差分和有限元中的应用[J];爆炸与冲击;1998年03期
2 周正华,廖振鹏;多次透射公式的一种稳定实现措施[J];地震工程与工程振动;2001年01期
3 秦臻;任培罡;姚姚;张才;;弹性波正演模拟中PML吸收边界条件的改进[J];地球科学(中国地质大学学报);2009年04期
4 吴国忱,王华忠;波场模拟中的数值频散分析与校正策略[J];地球物理学进展;2005年01期
5 李景叶;陈小宏;;横向各向同性介质地震波场数值模拟研究[J];地球物理学进展;2006年03期
6 冯英杰;杨长春;吴萍;;地震波有限差分模拟综述[J];地球物理学进展;2007年02期
7 李幼铭,束沛镒;层状介质中地震面波频散函数和体波广义反射系数的计算[J];地球物理学报;1982年02期
8 周辉,徐世浙,刘斌,何樵登;各向异性介质中波动方程有限元法模拟及其稳定性[J];地球物理学报;1997年06期
9 董良国,马在田,曹景忠,王华忠,耿建华,雷兵,许世勇;一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法[J];地球物理学报;2000年03期
10 董良国,马在田,曹景忠;一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法稳定性研究[J];地球物理学报;2000年06期
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1 肖柏勋;高模式瑞雷面波及其正反演研究[D];中南大学;2000年
2 方能胜;完善匹配层方法的稳定性分析[D];厦门大学;2009年
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1 王春燕;高阶交错网格有限差分地震波场计算[D];成都理工大学;2007年
2 左莹;基于高阶交错网格的有限差分地震波场数值模拟[D];长安大学;2009年
3 朱军;二维地震正演模拟方法技术研究[D];长安大学;2007年
4 王俊;基于改进BISQ模型的双相介质波场数值模拟方法研究[D];中国石油大学;2009年
【二级引证文献】
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1 李宁;基于MPA和IDA的偏心结构性态评估分析方法[D];哈尔滨工业大学;2010年
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1 王国辉;大坝—库水系统流固动力耦合作用有限元数值模拟[D];西安理工大学;2009年
2 杨刚;基于FLAC3D的瑞利波频散特性数值模拟[D];中国地震局工程力学研究所;2012年
【二级参考文献】
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10 廖振鹏;近场波动的数值模拟[J];力学进展;1997年02期
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3 关威;胡恒山;;流体-孔隙介质交界面的参数平均法处理[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
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5 刘文韬;王肖钧;胡秀章;张昭宇;;地下岩石中爆炸波的传播和相互作用[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
6 关洋;李宝治;孙逊;王君卿;;铸件充型凝固过程数值模拟前后处理技术[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
7 吴斌;张善元;杨桂通;;几种参数对锥壳受冲击载荷作用的动态响应的影响[A];第四届全国结构工程学术会议论文集(下)[C];1995年
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9 陈龙伟;张华;汪旭光;;水中多物质爆炸场的三维数值模拟[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(上册)[C];2009年
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10 丁香 编译;FDA警告银屑病治疗药物Raptiva的严重副反应[N];中国医药报;2009年
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8 邓靖武;磁电法正演理论研究[D];中国地质大学(北京);2005年
9 林伟军;带扇形窜槽的非轴对称固井声场研究[D];中国科学院研究生院(声学研究所);2004年
10 贾德彬;人工草地水资源可持续利用对策研究[D];内蒙古农业大学;2005年
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1 李宁;完美匹配层理论及其在地震波模拟中的应用[D];中国地震局工程力学研究所;2006年
2 邓晓红;考虑土—结构相互作用的桥墩抗震分析[D];西南交通大学;2006年
3 王晓华;外场激励下集成电路互连线的传输线方程及其求解[D];电子科技大学;2005年
4 亓乐;搅拌桩复合地基沉降计算方法研究[D];山东大学;2005年
5 葛秀坤;火灾环境中液化气储罐热响应行为的数值分析[D];南京工业大学;2004年
6 朱永生;浅埋隧道地震动力响应数值分析及研究[D];西南交通大学;2006年
7 苏日娜;大气压力变化对于土壤氡析出率的影响[D];中国地质大学(北京);2008年
8 姚军;地铁地下结构地震响应分析[D];浙江工业大学;2010年
9 申卫东;热传导方程有限差分区域分解算法研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年
10 关洋;铸件充型凝固过程数值模拟前后处理技术研究[D];机械科学研究院;2004年
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