有限元数值模拟方法

发布网友 发布时间：2022-04-22 06:29

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热心网友 时间：2023-09-08 17:44

有限单元法是应用于构造应力场模拟的最广泛的数学模拟方法。其基本思想是将所研究的地质体以一定的方式（单元形状和节点个数）简化为有限个单元组成的离散化模型，再用相应的计算程序求出数值解答。利用有限元法数值模拟，可以利用地质调查和构造解析获得的较少地质应力状态的资料来反演区域内各点的应力状态，从而获得区域的构造应力场特征，加深认识区域内的构造演化。目前有限单元法的应用已由弹性力学的平面问题扩展到空间问题、板壳问题，分析对象从弹性材料扩展到塑性、粘弹性、粘塑性和复合材料。

有限元法数值模拟随着计算机技术的发展在科学计算领域得到广泛应用，20世纪80年代以来，国际上已有较大型的有限元计算程序达几百种，其中较著名的有：ANSYS、NASTRAN、ASK、ADINA、SAP等。以ANSYS为代表的数值模拟软件将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合，已成为科学计算领域不可缺少的有力工具。

基于本区岩石圈的三维结构特点，我们首先对本区的三层结构相互作用关系进行了模拟。对本区的物理模拟研究，前人已经做过很多工作，其中在对印度板块挤压下亚洲中东部的构造模拟中，有的反映出大型走滑断裂、裂谷和张性盆地以及压性逆冲断裂等构造现象，有的反映出多层构造中网络状流动现象，认为板内变形受塑性流动网络控制（Tapponnier et al.，1982；李建国等，1997）。这些工作往往只反映了本区的某一方面的特性，而无法对本区的构造形态做出动力学的完善解释。因此在前人的工作基础上，我们首先建立了本区的一个三层结构模型，其中中上地壳深度根据天然地震资料定为30 km，下地壳以莫霍面为其底界，根据地震测深资料取50 km。因为本模型建立的主要目的是确定岩石圈各圈层之间的作用关系，因此模型底部只考虑到100 km的深度。