基于快速多极子间接边界元法的复杂场地三维地震动模拟及其应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51278327
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    72.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0810.工程防灾
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

There is a great need to synthetically consider the site conditions, the propagation path and the source characteristics for accurate determination of earthquake ground motion. In order to improve the precision and effective frequency of earthquake ground motion simulation under complexity site conditions, existing calculation models and simulation methods are required to be further improved and developed. Firstly, considering the bedding characteristics of the natural stratum structure, a new fast multipole indirect boundary element method is established based on dynamic Green's function of the slant disc surface load in layered half-space. This method has the advantage of dimensionality reduction, automatic satisfaction of the radiation conditions and avoiding the high-frequency dispersion. Additionally, by implying a multipole expansion and local expansion algorithms, there is a significant reduction of the storage and computation requirement for solving large-scale problem of wave motion comparing with the conventional boundary element method. Based on the FMM-IBEM, three-dimensional earthquake ground motion of Urumqi foreland basin is simulated as an application case. Through detailed parametric analysis, this project strives to reveal the influence mechanism of the sedimentary basins and the nearby mountain on the ground motion and the dynamic interaction between them in the region, and to explore the effects of the source characteristics and inhomogeneous stratum structure on the ground motion. Finally, a reasonable forecast is obtained for the distribution characteristics of the earthquake ground motion in space. This Research will provide a new method for solving the large-scale elastic wave motion problems in complex media, and offer a theoretical basis for the seismic design of large engineering structures, seismic zoning, urban planning and other related works in Urumqi and other basin-mountain coupling zones.
地震动场的精细确定需综合考虑场地条件、传播途径和震源特性。为提高复杂场地条件下地震动模拟的定量化水平和有效频率,尚须进一步发展和完善现有计算模型和模拟方法。项目首先针对天然地层结构的层理特征,基于层状半空间斜面圆盘荷载动力格林函数,建立一种新的快速多极子间接边界元法。该方法具有降维、自动满足辐射条件和无高频数值弥散的优点,且结合多极展开和局部展开技术,可显著降低传统边界元法求解大规模波动问题所需的存储量和计算量。进而以乌鲁木齐山前盆地为例,进行三维地震动快速多极边界元模拟。通过详细的参数分析,揭示该区域沉积盆地、山体对地震动的不同影响机理及其动力相互作用,探究震源特性、不均匀地层对地震动的影响规律,合理预测该区域未来地震动场空间分布特征。研究成果可为复杂介质中大规模弹性波动问题求解提供新的方法思路,为乌鲁木齐及类似盆山耦合区域的大型工程结构抗震设计、地震区划、城市规划等工作提供理论依据。

结项摘要

局部场地效应本质是不均质体(地形))对地震波的散射问题。地震波动模拟数值方法主要包括有限元法、有限差分法、边界元方法等。其中边界元具有降低问题求解维数、自动满足无限远辐射条件和无高频数值弥散的优点,因此特别适合复杂三维地震波动问题模拟。但传统边界元方法直接存储格林函数矩阵并采用Gauss消元法求解矩阵方程,对于大尺度、高频或者多散射体等复杂问题,存储量和运算量巨大。为提高复杂场地条件下地震动模拟的定量化水平和有效频率,项目首先基于基于间接边界方法和快速多极展开技术,建立一种新的快速多极子间接边界元法。通过多极展开和局部展开技术,显著降低了传统边界元法求解大规模波动问题所需的存储量和计算量。方法要点:对于低频多散射体问题和高频大尺度散射问题,分别通过对斜面圆盘荷载动力格林的函数泰勒级数展开和平面波展开技术进行边界方程的加速求解。对于方程的GMRES求解过程,通过采用对角矩阵进行预处理技术大幅度提高了收敛速度。在算法优化和稳定性检验基础上,基于FM-IBEM,分别研究了数千空隙群和夹杂体对地震波的散射,模拟了三维凹陷地形、均匀沉积盆地及复杂层状沉积盆地地震响应宽频精细化模拟。通过详细的参数分析,揭示了三维沉积盆地、山体地形对地震动的不同影响机理及其动力相互作用,考察了震源特性、不均匀地层对地震动的影响规律。总体上,研究成果为复杂介质中大规模弹性波动问题求解提供了新的方法思路,为山体、盆地区域的大型工程结构抗震设计、地震区划、城市规划等工作提供了部分科学依据。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dynamic interaction of twin vertically overlapping lined tunnels in an elastic half space subjected to incident plane waves
入射平面波作用下弹性半空间中双垂直重叠衬砌隧道的动态相互作用
  • DOI:
    10.1007/s11589-016-0155-2
  • 发表时间:
    2016-06
  • 期刊:
    Earthquake Science
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    刘中宪;王奕蕊;梁建文
  • 通讯作者:
    梁建文
盆山耦合场地对平面SH波的散射
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    应用力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘中宪;马宁宁;刘蕾
  • 通讯作者:
    刘蕾
基于快速多极子基本解方法(FMM-MFS)的弹性波二维散射模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘中宪;王冬
  • 通讯作者:
    王冬
含软夹层层状沉积谷地对P、SV和Rayleigh波的散射
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    地震工程与工程振动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘中宪;黄磊
  • 通讯作者:
    黄磊
不同地层波速模型对沉积谷地地震响应规律的影响:FEM–IBIEM模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘中宪;王冬
  • 通讯作者:
    王冬

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

三维河谷场地效应对钢管混凝土空间组合桁架连续梁桥地震响应的影响
  • DOI:
    10.16058/j.issn.1005-0930.2019.03.010
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    应用基础与工程科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨新磊;王海良;王世广;刘中宪;朱信群
  • 通讯作者:
    朱信群
点震源作用下三维沉积盆地地震动谱元模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    世界地震工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘中宪;苗岳云;陈頔
  • 通讯作者:
    陈頔
不同浅埋衬砌隧道压缩、剪切波作用下的动力响应
  • DOI:
    10.13204/j.gyjz201808017
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    工业建筑
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾祥会;李楠;刘中宪;吴朝阳
  • 通讯作者:
    吴朝阳
基于球面波势函数基本解方法的弹性波三维散射与动应力求解
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘中宪;王治坤;梁建文;王楚楚
  • 通讯作者:
    王楚楚
平面SV波在饱和半空间中沉积谷地周围的散射
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    地震工程与工程振动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁建文;刘中宪
  • 通讯作者:
    刘中宪

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

刘中宪的其他基金

近断层城市区域盆山耦合场地三维地震动场宽频高效模拟方法及应用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于快速多极边界元法三维饱和复杂场地地震波传播与散射宽频模拟
  • 批准号:
    51878434
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于快速多极边界元—有限元耦合方法的沉积盆地—城市建筑群三维地震相互作用研究
  • 批准号:
    51678390
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
流体饱和层状场地中三维沉积盆地对地震动的影响研究
  • 批准号:
    51008210
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码