中国科学院武汉岩土力学研究所王亮获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院武汉岩土力学研究所申请的专利饱和多孔介质动力分析方法、装置、存储介质及电子设备获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119358084B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411391247.0,技术领域涉及:G06F30/13;该发明授权饱和多孔介质动力分析方法、装置、存储介质及电子设备是由王亮;薛强;张雪;孙翔;辛力;魏厚振;万勇;赵涛;夏之润设计研发完成,并于2024-10-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本饱和多孔介质动力分析方法、装置、存储介质及电子设备在说明书摘要公布了:本发明公开了一种饱和多孔介质大变形动力分析方法、装置、存储介质及电子设备,属于计算机数值仿真技术领域。该方法包括:获取待解决的隶属饱和多孔介质中动态分析问题的几何参数和边界条件;根据几何参数和边界条件,建立二维数值分析模型;将二维数值分析模型带入至数学规划粒子有限元方法的框架中求解,得到饱和多孔介质动力分析结论;其中,饱和多孔介质中动态分析示范算例包括泥石流、大坝的破坏和颗粒柱的坍塌等。该装置、存储介质及电子设备能够用于实现该方法。其对饱和多孔介质大变形动力问题的精确且快速求解具有重要意义。
本发明授权饱和多孔介质动力分析方法、装置、存储介质及电子设备在权利要求书中公布了:1.一种饱和多孔介质动力分析方法,其特征在于,包括以下步骤: 获取待解决的隶属饱和多孔介质中动态分析问题的几何参数和边界条件; 根据所述几何参数和边界条件,建立二维数值分析模型; 将所述二维数值分析模型带入至粒子有限元法的框架中求解,得到所述饱和多孔介质动力分析结论; 其中,所述饱和多孔介质中动态分析示例问题包括泥石流、大坝的破坏和颗粒柱的坍塌中第一种或者多种; 还包括以下步骤: 基于饱和多孔介质动力分析的u‑p模型,给出饱和多孔介质的控制方程,在所述控制方程引入标准θ‑方法对u‑p模型中的有效应力σ'、速度v和压力p进行时间离散化,导出等价于饱和多孔介质中动态分析的时间离散控制方程的最小‑最大问题; 采用混合三角单元对时间离散后的饱和多孔介质动态分析控制方程进行空间离散,基于静弹性的海林格‑赖斯纳Hellinger‑Reissner变分准则,建立针对饱和多孔介质动态分析的广义海林格‑赖斯纳变分准则HR变分准则,进一步转化为标准的二阶锥规划问题; 基于饱和多孔介质动力分析的u‑p模型,给出饱和多孔介质的控制方程,在所述控制方程引入相关数据,导出等价于饱和多孔介质中动态分析的时间离散控制方程的最小‑最大问题具体为: 采用饱和多孔介质动力分析的u‑p模型,在二维情况下,具有区域Ω和边界Γ的饱和多孔介质的控制方程如下: 混合物的动量平衡方程其中,T表示矩阵转置,达西定律孔隙流体质量平衡方程其中,T表示矩阵转置,应变分解与应力应变关系ε=εe+εp 7这里上式中:ρ为混合物密度;u为固体骨架位移;ρf为流体密度;σ'为作用在固体骨架上的有效应力;p为拉伸孔隙水压力为正的孔隙水压力;b为混合物体力;bf为流体体力;γf为流体容重;k为达西渗透系数;w是孔隙流体相对于固体骨架的速度;ε是应变,定义为ε=Su,由弹性应变εe和塑性应变εp组成;λ是塑性乘数,λ≥0;F是屈服函数,F≤0;G是塑性势;是弹性柔度矩阵;σ是混合物的总柯西应力;m=[1;1;1;0],混合物的密度为ρ=nfρf+1‑nfρs,其中ρs和nf分别是固体的密度和混合物的孔隙率,将上述方程5中的速度w带入到式6: 所述边界条件为: 其中和是指定的位移、牵引力、孔隙水压力和流体通量,N是垂直于相应边界表面的向外矢量; 引入标准θ‑方法对有效应力σ'、速度v和压力p进行时间离散化: σ′=θ1σ′n+1+1‑θ1σ′n 13下标n和n+1分别表示已知和未知状态,Δt是时间增量,Δu是位移增量,θ1、θ2、θ3是参数,然后,混合物的动量平衡方程4和达西定律替换方程8重新排列为: 其中方程中的根据已知的速度场计算,即牵引力边界条件10和流体通量边界条件12表示为: 得到饱和多孔介质的增量动力学分析的时间离散控制方程等效的最小‑最大问题:
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