基于网格细分技术的三维地质模型光滑方法研究

针对粗糙的三维地质模型,利用网格细分技术,生成加密光滑的三维模型。分析网格细分技术在三维地质建模中的应用需求以及Loop细分和改进的蝶形细分技术,为保持地质体之间公共面数据的一致性,对"改进的蝶形细分法"做了进一步改进,增加了对边界约束的处理。探讨利用细分技术生成多分辨率模型,通过试验验证了该方法的有效性。

基于偏微分方程的模型光滑处理在偏移成像中的应用

本文针对射线类偏移成像当中的速度模型光滑处理问题,借鉴数字图像处理当中的偏微分方程法,基于能量泛函,应用变分方法导出基于速度模型的偏微分方程实现射线类偏移成像当中的速度模型的光滑处理.由于偏微分方程法具有线性叠加特性、模型解的唯一性和局部特征保持性,因此,应用该算法可以实现基于原始速度模型空间结构的模型光滑处理.通过在原始速度模型以及光滑处理后的速度模型上计算速度的空间分布以及地震波走时、射线路径可以得出,偏微分方程法对速度模型的光滑处理能够很好地保持原始模型的空间结构,偏移成像结果也证明了该方法的实用性.

基于CEEMD的露天深孔爆破振动信号降噪光滑模型

由于爆破区域地形地质条件的复杂、监测仪器的误差、振动传播介质的反射以及磁场的干扰等原因,采集的原始爆破振动信号常常会掺杂大量的噪声,针对此问题提出了基于互补集合经验模态分解(CEEMD)的信号降噪光滑模型。此模型将爆破振动信号进行CEEMD,基于分解所得到的IMF分量建立低通滤波算法。根据滤波算法的相似度与光滑度,构造目标函数并计算最优解,其对应的滤波算法模型即为爆破振动信号的最优降噪光滑模型。通过构造仿真信号验证了降噪光滑模型算法的可行性,并将模型应用了实际露天深孔爆破振动信号的研究。采用信噪比和均方根误差两种指标对比经验模态分解(EMD)方法、小波阈值法、CEEMD-小波阈值法与滤波算法模型BP3的降噪效果,验证了降噪光滑模型在对露天矿山爆破振动信号降噪方面的有效性,并通过频谱分析进一步验证了降噪光滑模型较CEEMD-小波阈值法的优越性。结果表明:基于CEEMD的露天深孔爆破振动信号降噪光滑模型具有良好的降噪能力,能够在保留原始爆破振动信号真实特征信息的前提下对信号进行降噪,且降噪效果优于EMD方法、小波阈值法和CEEMD-小波阈值法。

光滑模型与尖锐边界结合的MT二维反演方法

如何得到快速稳定的反演结果和更清晰的地质体分界面等问题仍然是当前MT反演研究的一个重点.为了解决反演结果不能得到清晰的电性分界面的问题,本文在前人研究的基础上,基于OCCAM反演以及突出尖锐边界反演的思想,结合最小支撑梯度泛函,构建了新的反演目标函数,并利用共轭梯度法优化目标函数,实现了一种光滑模型与尖锐边界结合的MT二维反演方法.模型实验证明了该方法的准确性,通过与已发表的相关反演方法的结果进行比较,证明了该方法在光滑稳定的基础上可突出对尖锐电性边界的刻画.对广东徐闻地区的实测MT资料进行了处理,表明了该方法的适用性和效果.

转子-弹性机壳系统碰摩的分段光滑模型分析

分别采用两种不同的截面建立 Poincaré映射 ,对转子 -弹性机壳系统的碰摩运动进行了研究 ,得到了该类分段光滑系统运动的一般特点和转子碰摩运动随碰撞刚度变化发生分岔的规律。研究表明 ,该系统的碰摩运动主要以混沌形式出现 ,但不同的周期窗口按一定规律嵌入混沌区内。随着定子碰撞刚度增加 ,碰摩运动将会加剧。然后由该系统导出了刚性转子碰摩的约束微分系统 ,从而将碰摩转子系统的两种不同描述形式统一起来 。

与特征断层结合的地震活动空间光滑模型在衡水市活断层地震危险性评价中的应用

在衡水市活断层地震危险性评价中,应用研究区域的地震活动性数据建立恰当的分布式地震活动性空间光滑模型,并结合断层对周边地震危险性的影响,计算前磨头断裂和衡水断裂在不同超越概率下上限震级分别为6.5、6.0级的区域基岩峰值加速度。研究发现,研究区域内50年超越概率为63%的基岩峰值加速度略有增加;50年超越概率为10%、5%的基岩峰值加速度在断层附近有所增加。研究表明在较低超越概率的情况下,断层周围如深州市、冀州市和衡水市辖区的地震危险性大于其他地区;利用仪器记录资料得到的地震活动性模型并结合断层资料计算出的地震危险性结果能够反映衡水地区现今的地震活动水平和危险性水平。

光滑帽子动态本构模型验证及应用研究

通过弹丸侵彻模型试验及数值方法论证光滑帽子模型可较好模拟一定范围内冲击荷载作用下土体动态力学响应。在此基础上分析不同本构模型、数值算法对计算结果影响。分析表明,光滑帽子模型能克服在较的静水压力及低速下数值计算不稳定,与土壤、泡沫模型及Drucker-Prager模型相比,基本上能反映土体力学性能,计算结果更合理;用MM-ALE算法模拟弹丸侵彻试验能克服网格畸变所致数值计算困难,计算精度能得到保证,计算结果与事实相符。该结果对研究武器触地侵彻过程中弹头强度、刚度、炸药安定性及战斗部入地后的爆炸破坏效应具有重要意义。

光滑强度包络线模型及其工程应用

三角函数级数法是人工地震动合成常用的计算方法之一 ,但是利用这种方法计算速度时程时 ,却存在一定的零线漂移现象 ,并且对位移时程产生很大的影响。本文详细地分析了产生误差的原因 ,在此基础上 ,建立了光滑强度包络线计算模型 ,较好地解决了这一问题。通过工程实例计算证明 ,该计算模型是正确可行的。

以空间光滑的地震活动性模型为空间分布函数的地震危险性分析方法

根据华北地区的地震目录,建立了4个空间光滑的地震活动性模型,并以这些模型为空间分布函数,将华北地震区每个地震带的地震年发生率分配到空间格点中,计算这一地区的地震危险性.结果表明,采用仪器记录地震计算得到的地震活动性模型和地震危险性结果能够反映华北地区现今的地震活动水平和地震危险性水平,符合人们对现今华北地区地震危险性的认识;采用历史破坏性地震(M≥4.7)计算的地震活动性模型和地震危险性结果,较好地反映了华北地区中强地震活动区的地震危险性水平;以地震应变计算地震活动率,并根据点椭圆模型和线椭圆模型计算得到的地震活动性模型,能够较好地反映大地震的活动水平和空间构造特征.将根据4个模型计算得到的50年超越概率10%峰值加速度(PGA)分布加权平均,得到综合的华北地区PGA分布,并将该PGA分布与根据《中国地震动参数区划图》中综合潜源方案计算得到的50年超越概率10%的PGA分布做了比较,发现二者无本质差别,均能反映华北地震区的地震危险性水平.当然,二者也具有一定的差异:前者计算得到的符合PGA≥100cm/s2条件的区域面积明显要比后者的大,而符合PGA≥250cm/s2条件的区域面积则比后者的要小.这主要是由于潜在震源区类型和空间分布函数不同造成的.

基于光滑约束模型的大地电磁三维正则化反演(英文)

如何得到快速稳定的反演结果和更清晰地重建地下电阻率结构等问题仍然是当前大地电磁反演研究的一个重点。在构制目标函数中采用正则化方法,使不适定反演问题具有稳定的反演结果,并改善解的稳定性和非唯一性;将光滑约束模型和近似灵敏度矩阵求解方法应用于反演过程中,快速稳定地构建地下电阻率结构。理论模型试算的结果表明光滑约束正则化反演方法是可行的,并能合理地重建地下三维电阻率结构。

一种光滑连续双势阱模型的精确求解

构造并精确求解了一种新的双势阱模型,它由三段曲线势函数光滑连接而成。此三段势能均具有一维势能1/2KX2的形式,讨论了K∈R情况下势能1/2KX2的通解,通解为实函数,且可用Kummer函数来表示。给出了一个具体双势阱模型精确解,即获得了模型的能量本征值,及对应的波函数。

简单悬挂结构的非光滑模型建立

悬索结构在外激励作用下,下部悬挂结构可能会发生飘浮,以致连接主索与下部结构的吊索部分产生松弛。由于索结构只能在张拉情况下承受拉力,不能承受压力,基于这一特点,吊索应考虑为具有非光滑性的单向约束。以简单悬挂结构为研究对象,建立其在外激励作用下的非光滑的动力学模型,运用神经网络确定每一步真实发生的约束情况,并进行了数值分析。

CVaR最优投资组合光滑模型及实证分析

本文针对CVaR最优投资组合线性模型算法收敛速度不理想,引入光滑因子将模型转化为光滑函数模型,通过实证表明光滑模型与线性模型在求解VaR结果基本一致,且收敛速度远远优于线性模型。

基于自适应空间光滑模型和三维断层模型的概率地震危险性分析方法研究

概率地震危险性分析(PSHA)直接为工程建设提供抗震设计参数,其重要性不言而喻。进行相关研究的核心科学问题在于,如何优化参数、改进模型来更好地描述地震的中长期活动规律和破坏特征,从而提高结果的可靠性。目前在该领域,我国现行的方法体系与美国国家地质调查局(USGS)提出的基于空间光滑模型和三维断层模型的方法存在较大差异,两种方法的特征和适用性也存在一定的差异。因此,本人在各位老师的指导下开始学习国外先进的理论和技术,将其用于国内研究区,并与国内常用的方法进行对比分析,总结各自的特点。在此基础上尝试做一些改进和创新,目前已经取得部分进展和成果。

一类有限资源下的非光滑传染病模型

目的研究有限医疗资源对接种策略及传染病预防控制的影响。方法引入阈值控制策略到经典传染病模型中,建立非光滑传染病模型,刻画如下具有阈值水平的接种策略:当易感人数超过阈值水平时,实施常数接种策略,否则实施与易感人数成正比的接种策略。在子系统动力学研究的基础上,对非光滑系统进行研究。结果得到了非光滑系统规则平衡态和广义平衡态的稳定性。结论当疾病不能清除时,选取适当的控制参数可使染病人数最终控制在给定水平。

横观各向同性岩体平直−光滑节理双模型细观参数联合标定方法

为更真实地模拟节理岩体的力学行为,颗粒流程序(PFC)采用平直节理模型(FJM)和光滑节理模型(SJM)分别模拟横观各向同性岩体的岩石部分和节理部分。但双模型(FJM和SJM)标定涉及的细观参数多,导致宏观−细观参数对应关系复杂。为此,本文提出一种横观各向同性岩体双模型细观参数联合标定方法。首先,遴选核心细观参数,建立岩体参数标定指标体系,对指标体系中的宏观−细观参数进行了敏感性分析,得到显著影响各宏观参数的细观参数;然后,提出FJM和SJM细观参数标定优先级体系,构建双模型细观参数联合分析方法,建立表征宏细观参数之间的函数关系;第三,为提高参数标定的准确性,提出了细观参数迭代校准方法;最后,形成了一套针对横观各向同性岩体的标准化细观参数标定流程。研究结果表明:所提标定方法可应用于页岩的细观参数标定,标定结果的相对误差小于3%,验证了该方法的有效性。

基于光滑模型约束的同震滑动分布正则化反演

同震滑动的空间分布估计问题是不适定的,其反演结果存在非唯一性。为了获取稳定的同震滑动分布,本文采用了光滑模型约束的正则化反演方法。算法实施过程中,构建了断层面非均匀离散的滑动量分布光滑约束模型,并设计一种快速稳定的正则化因子求取方法;为了获得合理的滑动分布,采用了非负最小二乘求解方法。理论均匀滑动分布模型的反演试算,验证了反演算法的有效性和稳定性,且非负最小二乘方法能规避不合理的滑动分布。利用光滑约束反演方法反演了2005年Nias地震的同震滑动分布,并与前人的研究结果进行了对比分析。2005年Nias地震反演结果显示:断层面最大滑动量为12.8 m,这与Konca等反演得到的结果一致,且滑动分布所释放的地震矩为9.91×215;1012 N?m,其地震震级为Mw = 8.6,与USGS公布的结果一致。通过理论滑动分布模型和实际震例的反演结果表明,光滑约束正则化反演方法是可行的,并能合理地重建断层面的同震滑动分布。

基于变分模态分解算法的隧道爆破振动信号光滑降噪模型

由于工程环境、电磁干扰和仪器误差等因素的影响,实测隧道爆破振动信号含有大量高频噪声。为了获得真实振动特征,提出了基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)算法的信号光滑降噪模型。将原始信号进行VMD获得本征模态函数,建立低通滤波算法。基于滤波算法的重构误差和光滑程度构造目标函数,计算目标函数的最优解,得到最优的降噪信号,达到去除噪声的目的。对实测隧道爆破振动信号处理表明,该模型能较好地去除高频噪声并对信号的低频能量影响较小。同时,该模型降噪效果均优于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)、互补集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)模型,验证了基于VMD算法的信号光滑降噪模型的有效性。

基于EMD与EEMD的最优降噪光滑模型在地震波中的应用

目前地震波在地质构造探测和结构损伤检测中具有广泛的应用。文中将EMD和EEMD算法建立的最优降噪模型应用于地震信号去噪中。首先通过低通滤波和带通滤波算法对比分析降噪效果。然后通过对光滑性系数α取不同的值比较信号的光滑性。并利用模拟信号添加高斯白噪声干扰,在同时考虑将信号光滑性和相似性的情况下用最优降噪光滑模型对数据进行处理,最后用实际地震波验证模型在地震波数据处理中应用的可行性。结果表明,EMD和EEMD最优降噪光滑模型都能对地震波进行降噪和光滑性处理,带通滤波与EEMD算法建立的最优降噪光滑模型效果较好。在实际应用中具有更好的效果。

Padé32光滑支持向量机模型的构造及其应用

含无约束条件支持向量机的目标函数具有不光滑性,使得研究者难以采用快速的最优化算法对其进行求解.为了克服支持向量机的不可微性,文章首先应用有理逼近的方法,提出了一种新的Padé32逼近式光滑函数并建立了基于该函数的光滑支持向量机模型.其次,分析并证明了新光滑函数的逼近精度均高于已有的各种光滑函数,以及新模型的收敛性.最后,基于UCI机器学习数据库,将本文构造的Padé32–SSVM模型应用于若干种疾病的诊断、钞票验伪和生物可降解性分析中,结果表明本文建立的新光滑支持向量机模型具有较高的分类精度.