学术讲座—三维数值流形法与动力学隐式时间积分方案研究
发布者： 科研处 更新日期： 2024-12-27 访问次数： 115
讲座题目三维数值流形法与动力学隐式时间积分方案研究
主办单位土木工程学院
联合主办单位
讲座人柯锦福讲座人
职称		副高主持人吴学震
讲座类型自然科学讲座对象全校师生时间2024-12-28 14:45
地点学术报告厅
讲
座
人
简
介		柯锦福，副教授，本科和硕士均毕业于北京科技大学采矿工程专业，博士毕业于中国科学院大学（中国科学院武汉岩土力学研究所）岩土工程专业，研究生期间以第一作者发表SCI论文2篇，EI卓越期刊论文1篇，中文核心1篇，参与发表EI论文2篇。 2019-2024年在中国科学院福建物质结构研究所工作，主要研究方向计算岩土力学（数值流形元法），主持国家青年基金项目1项（在研）和省青年基金项目1项（结题），参与国家青年基金项目1项、中科院福建省STS项目1项和泉州市科技局项目1项，协助指导3名硕士生，以第一作者发表学术论文4篇（1篇中科院一区Top期刊获得省级自然科学优秀论文奖励三等奖，中科院二区论文1篇，2篇EI卓越期刊论文），第一完成人获国家发明专利1项、计算机软件著作权1项，参与发表学术论文4篇（1篇一区Top期刊，2篇二区，1篇三区），参与授权实用新型专利1项。目前就职于武夷学院。 担任期刊审稿人：Applied Mathematical Modelling（中科院二区Top期刊，JCR Q1）、Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources（中科院二区，JCR Q1）。
讲座
主要内容		当前主要的数值模拟方法有：有限差分法、有限元法、边界元法、无网格法、数值流形法（NMM）等。NMM采用两套独立的数学覆盖和物理覆盖体系，其数学覆盖体系无需与求解域完全重合一致，只需确保数学覆盖所构成的区域包含整个求解域即可，因此可以使用有限元中规则的网格作为数学覆盖，从而获得较为精确的局部近似函数，避免单元过度扭曲和网格依赖性，数学覆盖与求解域的交集即为物理覆盖，相邻物理覆盖的交集构成流形单元，流形单元具有任意的几何形状，任意的凹面体或凸面体也能包含任意复杂的单元内部结构面，例如节理裂隙、中空的孔洞、密闭的内部空间等，流形单元一般采用单纯形积分方案，可以获得完全精确的解析积分结果，在处理复杂几何模型上具有显著的优势；NMM可以非常方便地采用各类具有任意数学表达形式的局部覆盖位移函数，而无需改变单元和网格覆盖的形状，而在有限元中，节点插值形函数与单元几何形状和插值节点的分布状态相关，改变节点插值形函数，则其单元形状和节点分布以及网格形态也会跟着一起发生变化；NMM可以采用具有特定表达形式的边界局部近似函数来精确施加各种本质边界条件，同时在求解外边界问题上也展现出了巨大的优势；NMM本身包含了非连续变形分析与有限元法，通过特定的数学覆盖退化方式，NMM可以完全转变为非连续变形分析方法（DDA）或者经典的有限元分析方法，能将连续与非连续变形问题统一在同一个理论框架下求解计算，及其特有的三维块体切割技术，在岩土工程数值模拟领域具有极其显著和突出的优势。 常用的Newmark隐式时间积分方案或梯形法等在长持续时间大转动模拟中容易出现数值失稳、能量不守恒和体积不守恒等问题。本报告基于修正对称和反对称分解（MSAD）方法与三维数值流形法（NMM），结合长持续时间动力学的Bathe时间积分方案，通过C++面向对象编程技术自主研发计算固体动力学的相应求解算法，能够保证长持续时间大转动模拟的数值稳定性、体积守恒和能量守恒。