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Design and implementation of a software architecture for 3D-DDA 被引量:1
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作者 CHENG XiaoLong XIAO Jun +1 位作者 MIAO QingHai WANG Ying 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第9期1604-1608,共5页
The three-dimensional discontinuous deformation analysis(3D-DDA) is a promising numerical method for both static and dynamic analyses of rock systems. Lacking mature software, its popularity is far behind its ability.... The three-dimensional discontinuous deformation analysis(3D-DDA) is a promising numerical method for both static and dynamic analyses of rock systems. Lacking mature software, its popularity is far behind its ability. To address this problem, this paper presents a new software architecture from a software engineering viewpoint. Based on 3D-DDA characteristics, the implementation of the proposed architecture has the following merits. Firstly, the software architecture separates data, computing, visualization, and signal control into individual modules. Secondly, data storage and parallel access are fully considered for different conditions. Thirdly, an open computing framework is provided which supports most numerical computing methods; common tools for equation solving and parallel computing are provided for further development. Fourthly, efficient visualization functions are provided by integrating a variety of visualization algorithms. A user-friendly graphical user interface is designed to improve the user experience. Finally, through a set of examples, the software is verified against both analytical solutions and the original code by Dr. Shi Gen Hua. 展开更多
关键词 软件架构 设计 图形用户界面 可视化算法 非连续变形分析 软件体系结构 数值计算方法 计算框架
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基于GeoSMA-3D隧道建模及断层的影响分析 被引量:4
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作者 梁燕 姜磊 +1 位作者 冯志平 王述红 《现代隧道技术》 EI 北大核心 2013年第1期92-97,共6页
隧道周围的断层对隧道的稳定性有很大的影响,应用数值方法分析断层的影响机理,对于隧道工程具有重要的意义。首先,针对隧道岩体的非连续性问题,应用自主开发的GeoSMA-3D系统,采用非连续面网络图模拟真实岩体的几何特征,建立非连续岩体... 隧道周围的断层对隧道的稳定性有很大的影响,应用数值方法分析断层的影响机理,对于隧道工程具有重要的意义。首先,针对隧道岩体的非连续性问题,应用自主开发的GeoSMA-3D系统,采用非连续面网络图模拟真实岩体的几何特征,建立非连续岩体隧道的三维分析模型,根据建立的三维模型确定岩体内部结构面的分步特征;然后,将数值模型导入非连续程序(DDA)中,应用DDA程序对隧道的破坏过程进行动态模拟分析,并且改变断层的倾角分别模拟隧道的破坏过程。破坏结果分析表明,断层倾角对隧道的稳定性影响很大。研究结果对隧道工程的设计和施工有一定的指导意义。 展开更多
关键词 断层 岩体 隧道工程 GeoSMA-3D程序 DDA 模拟分析
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三维DDA方法的验证及其在隧道围岩垮塌控制中的应用
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作者 李利平 范宏运 +3 位作者 刘洪亮 周申 高靖遥 张延欢 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期531-538,共8页
为准确模拟隧道围岩垮塌灾害演化过程与锚杆加固处置,通过嵌入锚杆支护算法实现了三维非连续变形分析方法(DDA)中的锚杆支护模拟.首先,介绍了三维DDA方法模拟块体运动的基本原理,提出了三维DDA方法中锚杆支护算法;其次,针对隧道围岩垮... 为准确模拟隧道围岩垮塌灾害演化过程与锚杆加固处置,通过嵌入锚杆支护算法实现了三维非连续变形分析方法(DDA)中的锚杆支护模拟.首先,介绍了三维DDA方法模拟块体运动的基本原理,提出了三维DDA方法中锚杆支护算法;其次,针对隧道围岩垮塌灾害中的不同运动模式,采用三维DDA方法模拟了块体滑移、转动以及碰撞过程,验证了三维DDA方法模拟块体运动的准确性;最后,采用三维DDA方法模拟了工程尺度的节理岩体隧道围岩垮塌过程.结果表明:无支护条件下隧道洞周块体垮塌高度为3.9 m,洞周块体位移呈现出明显的各向异性特征;有支护条件下隧道洞周块体保持稳定状态,隧道左拱肩部位锚杆轴力较大,实际施工过程中可增加该区域锚杆长度. 展开更多
关键词 三维非连续变形分析方法(DDA) 围岩垮塌 稳定性分析 锚杆支护
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复杂场景的快速光线跟踪算法 被引量:6
4
作者 赵爽 李学军 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期224-225,272,共3页
为了提高光线跟踪速度,在深入研究和比较各种光线跟踪加速算法的基础上,提出了一种采用自动分组技术的改进3d-DDA快速跟踪算法。该算法并不将整个空间进行剖分,而是采用自动分组,将包含实体数达到某一门槛值的组进行剖分,并结合包围盒... 为了提高光线跟踪速度,在深入研究和比较各种光线跟踪加速算法的基础上,提出了一种采用自动分组技术的改进3d-DDA快速跟踪算法。该算法并不将整个空间进行剖分,而是采用自动分组,将包含实体数达到某一门槛值的组进行剖分,并结合包围盒进行判断。网格内保存所含实体链表,以跨越一格光线参数t的变化量为增量前进。该算法在保证图像质量的同时绘制速度提高了一个数量级左右,为快速生成真实感图形提供了有效的手段。 展开更多
关键词 真实感图形 光线跟踪 自动分组 3d-dda
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基于三维非连续变形分析的巨石崩塌运动研究 被引量:9
5
作者 刘国阳 孟海怡 +1 位作者 宁宝宽 李石宝 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期246-256,共11页
巨石作为一种大体积、大质量的滚石,其崩塌失稳及高速、高能远程运动往往导致沿途建筑物和交通线路的毁灭性灾难。以西藏自治区G318国道K4580典型滑坡为工程背景,基于三维非连续变形分析(three-dimensional discontinuous deformation a... 巨石作为一种大体积、大质量的滚石,其崩塌失稳及高速、高能远程运动往往导致沿途建筑物和交通线路的毁灭性灾难。以西藏自治区G318国道K4580典型滑坡为工程背景,基于三维非连续变形分析(three-dimensional discontinuous deformation analysis,简称3D-DDA)方法研究巨石崩塌失稳及运动全过程的特征与现象。分别建立该边坡未滑坡、浅层滑坡后和深层滑坡后3种坡形的巨石崩塌3D-DDA数值模型。采用滚石运动横向偏移经验模型,验证3D-DDA巨石运动模拟的准确性。在此基础上,分析巨石崩塌失稳机制及破坏后沿3种不同坡形边坡的运动轨迹和动能演进等运动特征。结果表明,3D-DDA能够有效模拟巨石崩塌失稳、运动发展、剧烈冲击碰撞直至最终静止等整个动力学过程。巨石崩塌表现为滑动→倾倒-滑动→倾倒→翻转-下落的失稳模式转换;巨石运动表现为碰撞、弹跳、飞跃、滚动、滑动等多种运动形式以及横向偏移、侧向偏转等三维空间运动特征,经过道路并与高架桥发生碰撞,引发巨石灾害。不同坡面几何特征下的巨石运动偏移量、弹跳高度、运动至坡底碰撞时间、最终稳定时间等均随着未滑坡、浅层滑坡后、深层滑坡后3种坡形变化而减小。通过3D-DDA巨石崩塌运动分析,预测巨石运动全过程、影响范围、冲击能量、停积位置等,可为巨石防灾减灾对策或措施制定提供依据。 展开更多
关键词 边坡巨石 崩塌失稳 运动特征 3d-dda 冲击碰撞
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三维DDA与有限元的耦合分析方法及其应用 被引量:14
6
作者 姜清辉 周创兵 +1 位作者 罗先启 郑宏 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期998-1001,共4页
发展了三维不连续变形分析(DDA)与有限元(FEM)耦合计算的力学模型。通过对三维块体进行有限单元网格剖分,采用有限元法来求解块体内部的位移场及应力分布,块体边界之间的接触则采用DDA方法来模拟,基于最小势能原理建立了三维DDA-FEM耦... 发展了三维不连续变形分析(DDA)与有限元(FEM)耦合计算的力学模型。通过对三维块体进行有限单元网格剖分,采用有限元法来求解块体内部的位移场及应力分布,块体边界之间的接触则采用DDA方法来模拟,基于最小势能原理建立了三维DDA-FEM耦合方法的总体平衡方程,并详细推导了接触矩阵的表达式。在此基础上编制了相应的计算程序并将其应用到混凝土基础与地基相互作用的变形分析。计算结果表明了该耦合方法的有效性。 展开更多
关键词 三维不连续变形分析 有限元法 耦合
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基于速度-状态摩擦本构定律的三维DDA方法 被引量:3
7
作者 张龙 江在森 +3 位作者 武艳强 邹镇宇 刘晓霞 魏文薪 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期474-480,共7页
原有三维非连续变形分析(DDA)方法采用常摩擦系数的Mohr-Coulomb定律作为切向破坏准则,然而当描述更大尺度构造块体的运动与变形时,常摩擦系数不再适用.速度-状态摩擦本构定律能够定量描述地震周期各阶段断层面剪应力变化,解释发震断层... 原有三维非连续变形分析(DDA)方法采用常摩擦系数的Mohr-Coulomb定律作为切向破坏准则,然而当描述更大尺度构造块体的运动与变形时,常摩擦系数不再适用.速度-状态摩擦本构定律能够定量描述地震周期各阶段断层面剪应力变化,解释发震断层行为.本文将速度-状态摩擦定律与三维DDA方法相结合,首先推导了计算摩擦系数的实用公式,随后通过滑动-保持-滑动实验与速度步进实验算例对改进的三维DDA方法进行了验证.结果表明,应用速度-状态摩擦本构定律的三维DDA方法能够比较准确地模拟静摩擦的时间依赖性与动摩擦的速度依赖性,解决了将三维DDA方法在地学中应用的基本问题. 展开更多
关键词 三维DDA 速度-状态摩擦本构定律 数值模拟
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三维离散块体边-边接触模拟 被引量:5
8
作者 姜清辉 张煜 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期1369-1373,共5页
任意形状块体的接触模拟是发展三维不连续变形分析方法(3D-DDA)的关键问题。提出了三维离散块体单元的边-边接触模型,并给出了边-边接触进入面的判定方法和嵌入准则。基于矢量分析和罚函数法,推导了接触子矩阵的表达式,算例分析结果表... 任意形状块体的接触模拟是发展三维不连续变形分析方法(3D-DDA)的关键问题。提出了三维离散块体单元的边-边接触模型,并给出了边-边接触进入面的判定方法和嵌入准则。基于矢量分析和罚函数法,推导了接触子矩阵的表达式,算例分析结果表明了该模型的有效性。 展开更多
关键词 3D—DDA.边-边接触 进入面 嵌入准则
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三维高阶DDA方法的静力分析研究 被引量:7
9
作者 张杨 邬爱清 林绍忠 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期558-564,共7页
借助于DDA方法以"体"为研究对象的潜在优势进行连续结构的静力分析,突破网格相容条件的限制,有利于简化前处理。同时,采用高阶位移模式,在将空间几何形体简单地划分为单个或数个体的条件下,能获取较高的求解精度。遵循以上思... 借助于DDA方法以"体"为研究对象的潜在优势进行连续结构的静力分析,突破网格相容条件的限制,有利于简化前处理。同时,采用高阶位移模式,在将空间几何形体简单地划分为单个或数个体的条件下,能获取较高的求解精度。遵循以上思路,定义"连接面"、"连接点对"的概念,给出DDA块体在连续系统中所需满足的变形协调条件,推导三维高阶DDA方法的基本公式,包括弹性子矩阵、初应力荷载矩阵、点荷载矩阵、体荷载矩阵和固定点矩阵及相邻块体间的连接矩阵,最终建立三维连续结构的高阶DDA整体平衡方程。最后编程实现上述思路,采用有解析解的经典算例并结合一定网格密度的有限元解进行比对分析,结果表明DDA方法应用于连续结构静力计算的可行性与优越性。 展开更多
关键词 数值模拟 静力分析 高阶 三维高阶DDA
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岩质工程地质体三维球颗粒计算模型可视化建模 被引量:6
10
作者 黄刚海 焦玉勇 张秀丽 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期782-787,共6页
针对难以为离散数值方法建立复杂地质体计算模型的问题,以VC++基础类库(MFC)为开发平台,编写三维球颗粒数值计算模型建模程序。利用开放图形程序接口OpenGL,在程序中实现建模可视化。开发的地表开挖算法及坑道开挖算法可使模型形成复杂... 针对难以为离散数值方法建立复杂地质体计算模型的问题,以VC++基础类库(MFC)为开发平台,编写三维球颗粒数值计算模型建模程序。利用开放图形程序接口OpenGL,在程序中实现建模可视化。开发的地表开挖算法及坑道开挖算法可使模型形成复杂地表和各种坑道空间。建模实例表明程序具有建立大型复杂地质体球颗粒计算模型的能力,可适应各种常见的工程地质体建模,有助于促进DEM、DDA等离散数值方法在大型工程中的推广应用。 展开更多
关键词 地质体 三维建模 球颗粒 可视化 DEM DDA
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基于SOPC技术的运动控制器的研制
11
作者 陈铭 蒋存波 吕鑫 《工业控制计算机》 2010年第9期1-2,共2页
按照SOPC技术的设计流程,对运动控制器进行了模块划分,并对核心模块(插补器)进行了算法研究、算法验证与精度分析、程序编制、综合仿真等步骤。划分的运动控制器各模块均采用Verilog硬件描述语言在Altrea公司的SOPC开发平台QuartusⅡ下... 按照SOPC技术的设计流程,对运动控制器进行了模块划分,并对核心模块(插补器)进行了算法研究、算法验证与精度分析、程序编制、综合仿真等步骤。划分的运动控制器各模块均采用Verilog硬件描述语言在Altrea公司的SOPC开发平台QuartusⅡ下进行开发。 展开更多
关键词 可编程片上系统 运动控制器 空间曲线 数字积分法 精度 仿真
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基于矢量的DDA空间圆弧插补算法 被引量:5
12
作者 王忠平 田作华 《机械设计与制造》 北大核心 2007年第9期164-165,共2页
介绍了三点确定空间圆弧的方法,分析了本算法的基本原理,详细描述了确定被积函数、确定累加器容量、进给方向判断、终点判断等部分,突出了基于矢量的概念和计算方法,给出了具体实现流程。
关键词 空间圆弧插补 数字积分法(DDA)
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三维非连续变形分析方法碰撞分析及其应用
13
作者 刘国阳 李俊杰 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期1-9,I0001,共10页
将具有完备动力学理论的非连续变形分析(DDA)方法应用于块体碰撞研究。基于三维DDA(3D DDA)方法,按时步输出块体碰撞过程速度变化和接触嵌入量,进而得到块体碰撞恢复系数、冲量、冲击力。以此为参考指标,采用斜抛、面-面对心等碰撞模型... 将具有完备动力学理论的非连续变形分析(DDA)方法应用于块体碰撞研究。基于三维DDA(3D DDA)方法,按时步输出块体碰撞过程速度变化和接触嵌入量,进而得到块体碰撞恢复系数、冲量、冲击力。以此为参考指标,采用斜抛、面-面对心等碰撞模型,验证3D DDA方法模拟块体碰撞的有效性,并将3D DDA方法应用于多米诺骨牌倾倒、滚石边坡成灾及防护等算例分析,探讨了多米诺骨牌倾倒机制、滚石启动及运动行为、滚石灾害防护方案。结果表明:多米诺骨牌间距越大,同一块体被碰撞时间越迟,其最终稳定时间也越迟,与下一块体碰撞的动能越大;滚石运动呈侧向平动及转动三维运动特征,每一次碰撞,均引起动能、轨迹或状态的显著变化;滚石拦挡设施弹簧刚度越大,越先达到最大冲击力,最大冲击力随弹簧刚度的增加而减小;可结合树木阻挡效应,耗散滚石动能,降低滚石飞跃高度,使滚石灾害减轻或控制在防护范围以内。 展开更多
关键词 碰撞 3D DDA 块体系统 多米诺骨牌 滚石边坡
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基于中心差分方案的显式三维非连续变形分析法 被引量:3
14
作者 张洪 张迎宾 +1 位作者 郑路 武威 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1649-1658,共10页
为提高传统三维非连续变形分析法(DDA)求解大规模非连续问题时的效率,提出一种基于中心差分方案的显式三维DDA,求解过程简单省时且更便于实现高效的并行计算。基于最先侵入和最短退出路径原则,推导时间步内2种基本接触侵入形式的侵入点... 为提高传统三维非连续变形分析法(DDA)求解大规模非连续问题时的效率,提出一种基于中心差分方案的显式三维DDA,求解过程简单省时且更便于实现高效的并行计算。基于最先侵入和最短退出路径原则,推导时间步内2种基本接触侵入形式的侵入点对位置的估算公式,明确侵入信息的参数种类,从而保证时域离散下块体间接触约束的时空连贯性、降低接触问题的非线性、提高接触力学计算的精度并减少重复计算量。数值算例表明,显式三维DDA具有足够的计算精度且计算效率更高,实现并行计算后有望应用于大型岩体工程非连续数值分析。 展开更多
关键词 数值分析 三维非连续变形分析 中心差分方案 最先侵入和最短退出路径原则 接触传递
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基于CUDA的JPCG并行算法求解三维DDA方程组 被引量:1
15
作者 王占学 杨军 +1 位作者 倪克松 甯尤军 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1231-1241,共11页
非连续变形分析(discontinuous deformation analysis,DDA)方法已被广泛应用于岩土工程领域。不同于二维DDA,三维DDA更具备分析节理岩体变形和稳定性实际问题的能力。三维DDA块体间接触的复杂化,未知数规模的大幅增加,以及程序中数据和... 非连续变形分析(discontinuous deformation analysis,DDA)方法已被广泛应用于岩土工程领域。不同于二维DDA,三维DDA更具备分析节理岩体变形和稳定性实际问题的能力。三维DDA块体间接触的复杂化,未知数规模的大幅增加,以及程序中数据和内存的管理,对总体平衡方程组的求解提出了更高的稳定性和效率要求。对于原DDA程序中采用的超松弛(successive over-relaxation,SOR)求解算法,当超松弛因子选取不合适时,会造成方程组求解的不收敛。基于GPU,采用compute unified device architecture(CUDA)并行计算架构,实现了三维DDA总体平衡方程组的雅可比预处理共轭梯度法(jacobi-preconditioned conjugate gradient,JPCG)并行求解,通过算例展示了JPCG算法与GPU技术相结合的加速效果。相较于原有串行SOR算法,不仅避免了超松弛因子选取对求解收敛性的影响,而且提高了求解效率,为采用三维DDA求解实际岩石力学与工程问题创造了有利条件。 展开更多
关键词 岩石力学 三维非连续变形分析方法 compute unified device architecture(CUDA) 雅可比预处理共轭梯度法 超松弛算法
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Improvement of contact calculation in spherical discontinuous deformation analysis 被引量:3
16
作者 WANG Long JIAO YuYong +3 位作者 HUANG GangHai ZHENG Fei ZHAO ZhiYe TAN Fei 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第5期765-771,共7页
Discontinuous deformation analysis solve(DDA)method is a newly developed the discrete element method which employs deal the implicit time-integration scheme to the governing equations low.and open-close spherical iter... Discontinuous deformation analysis solve(DDA)method is a newly developed the discrete element method which employs deal the implicit time-integration scheme to the governing equations low.and open-close spherical iteration(OCI)based method to with contact problem,its computational which efficiency very is relatively However,element has discontinuous deformation In analysis(SDDA),SDDA,uses simple contact type like point-to-point calculation contact,higher removing calculation speed.scheme the framework of the this paper presents a very simple(MDI).contact approach by the OCI that and by adopting maximal and displacement increment Through some verification obtained.examples,it is proved the proposed method is correct effective,and a higher computational efficiency 展开更多
关键词 非连续变形分析 计算效率 球面 离散元方法 接触问题 控制方程 积分方法 运算速度
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