二维地形地震动的有限元—有限差分正演

发布时间：2021-07-16 14:07

　　在地震学中,地震的预测与勘探领域一直是学者们的研究重点,对资源的勘察探测、了解地下结构、人民的生命财产安全都具有重要的意义。而地震动数值模拟是该领域中最重要的方法之一,对地震学的发展发挥着巨大的推动作用。有限元与有限差分方法均在地震数值模拟领域中被广泛的应用,但在实际工程及地震领域中,面对复杂的实际地形及多变的地质参数及构造,两种方法的使用价值及效率仍有较大的提升空间。本文在研究两种方法的优势及适用条件的前提下,通过建立一条过渡带,对有限元求解区域进行赋初值。从而将两种方法结合起来,在求解不同问题时,不同介质区域采用不同的计算方法,利用不同方法的优势,对大规模实际地形及参数的地震动进行数值模拟。论文内容如下:（1）从弹性波动的基本方程入手,基于泰勒公式法推导出具有四阶精度的有限差分方程,同初值-边值条件一起构成弹性波动有限差分方程组。利用位移函数,得到弹性波动有限元的系统求解方程。（2）通过建立过渡带,赋初值将有限差分与有限元相结合,建立有限元-有限差分正演流程。使其具备对不同地质构造进行数值模拟的能力。（3）通过有限元-有限差分正演模拟流程,对均匀带裂缝、分层起伏地形等构造模型进行有... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

四阶精度二维网格划分将二维空间节点设立在一个三维矩阵UI,J,N中，x、z方向的空间步长分别为x、z

界会具有自由边界的性质，地震波传播到该边界会产生反射波等，这与实际情况不符。(a)有限元-有限差分过渡带 (b)有限元、有限差分计算区域示意图3.2 有限元-有限差分法区域示意图本文在研究两种方法的优势及适用条件的前提下，通过建立一条过渡带，该过渡带的目的是消除有限元-有限差分边界的边界性质，对有限元求解区域进行赋初值，从

图 4.1 二维弹性波有限元-有限差分正演流程流程如图 4.1 所示。为了节省计算内存、适用于大规模地震数值模拟，程小两个循环参数，当循环次数达到预设的小循环次数时，程序即自动保存结果数据，然后清空该循环过程的结果数据，再进行下一个循环阶段进行

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高阶交错网格地震波数值频散压制方法[J]. 范飞.  辽宁化工. 2016(04)
[2]基于GPU计算的地震波场高阶有限差分正演研究[J]. 谭嘉言,刘国峰,高敬语.  CT理论与应用研究. 2016(01)
[3]基于优化差分系数的双相介质交错网格正演模拟[J]. 张杰,吴国忱.  地球物理学进展. 2015(05)
[4]径向非均匀介质中圆形夹杂的动应力分析[J]. 杨在林,黑宝平,杨钦友.  力学学报. 2015(03)
[5]起伏地表二阶弹性波方程差分策略稳定性分析[J]. 唐文,王尚旭,袁三一.  石油物探. 2013(05)
[6]SH波在浅埋可移动圆柱形刚性夹杂处的散射与地震动[J]. 杨在林,孙柏涛,刘殿魁.  地震工程与工程振动. 2008(04)
[7]弹性波交错网格高阶有限差分法波场分离数值模拟[J]. 李振春,张华,刘庆敏,韩文功.  石油地球物理勘探. 2007(05)
[8]地震波数值模拟方法研究综述[J]. 李信富,李小凡,张美根.  防灾减灾工程学报. 2007(02)
[9]非规则三角网格有限差分法地震正演模拟[J]. 褚春雷,王修田.  中国海洋大学学报(自然科学版). 2005(01)
[10]地震波传播数值模拟[J]. 裴正林,牟永光.  地球物理学进展. 2004(04)



本文编号：3287159