标准线性固体模型的稳定性条件数值解的计算方法及系统的制作方法_2

文档序号:9687672阅读:来源:国知局
间步长计算单元计算得出所述时间步长后,根 据所述参数集获取单元获取的参数集计算所述标准线性固体模型的品质因子;
[0054] 介质速度计算单元,用于在所述时间步长计算单元计算得出所述时间步长后,根 据所述参数集获取单元获取的参数集和所述品质因子计算所述标准线性固体模型的介质 速度。
[0055] 优选的是,所述时间步长计算单元,具体用于在设定的空间差分精度和空间网格 步长下,依次利用各组所述参数集,运用安装在所述计算机上的Matlab仿真软件编程计算 使得所述状态传递矩阵的特征值的模小于1的时间步长。
[0056] 与现有技术相比,上述方案中的一个或多个实施例可W具有如下优点或有益效 果:
[0057] 应用本发明实施例提供的标准线性固体模型的稳定性条件数值解的计算方法及 系统,从标准线性固体模型出发,进而得到标准线性固体模型有限差分解的稳定性条件的 状态传递矩阵,通过选取相应的时间步长使状态传递矩阵的特征值的模小于1来满足黏弹 数值模拟的稳定,从而能够定量化确定更符合实际黏弹介质的标准线性固体模型数值模拟 的时间步长,指导数值模拟顺利完成,同时也使模拟的效率得W保障,最终运用模拟结果来 解决实际地震勘探中的一些地质问题。相比于现有技术中采用全Η维、全波场的模拟方法 进行标准线性固体模型的黏弹介质数值模拟,本发明在确定时间步长后可确保基于标准线 性固体黏弹介质数值模拟的顺利完成,保证效率,节约成本,因此在实际工作中,此项发明 效果是非常显著的。
[0058] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且部分地从说明书中变得 显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要 求书W及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0059] 附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实 施例共同用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0060] 图1示出了本发明实施例标准线性固体模型的稳定性条件数值解的计算方法的 流程图;
[0061] 图2示出了标准线性固体模型的结构示意图;
[0062] 图3示出了本发明实施例中确定所述标准线性固体模型有限差分解的稳定性条 件的状态传递矩阵的方法的流程图;
[0063] 图4示出了应用本发明实施例所述的计算方法,针对不同组合的参数集确定的品 质因子,时间步长与介质速度之间的关系曲线;
[0064] 图5示出了应用本发明实施例所述的计算方法,针对不同组合的参数集确定的介 质速度,时间步长与品质因子之间的关系曲线;
[0065] 图6示出了本发明实施例标准线性固体模型的稳定性条件数值解的计算系统的 结构示意图;
[0066] 图7示出了本发明实施例中状态传递矩阵确定单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0067] W下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用 技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据W实施。需要说明 的是,只要不构成冲突,本发明中的各个实施例W及各实施例中的各个特征可W相互结合, 所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0068] 为解决现有技术中采用全Η维、全波场的模拟方法进行标准线性固体模型的黏弹 介质数值模拟,产生的费用高,模拟效率低的缺陷,本发明实施例提供了一种标准线性固体 模型的稳定性条件数值解的计算方法,该方法能够定量化确定更符合实际黏弹介质的标准 线性固体模型数值模拟的时间步长,指导数值模拟顺利完成,同时也使模拟的效率得W保 障,节约了成本。
[0069] 如图1所示,是本发明实施例标准线性固体模型的稳定性条件数值解的计算方法 的流程图,所述标准线性固体模型的稳定性条件数值解的计算方法,包括W下步骤:
[0070] 步骤101 ;构建标准线性固体模型,并使所述标准线性固体模型包括彼此串联的 第一弹性体和第二弹性体、W及与所述第一弹性体并联的阻尼器。
[0071] 具体地,标准线性固体模型的结构示意图可参照图2,该标准线性固体模型包括第 一弹性体1、第二弹性体3和阻尼器2,其中第一弹性体1与第二弹性体3串联连接,并且第 一弹性体1和阻尼器2并联连接,并且第一弹性体1的弹性系数表示为M1,第二弹性体3的 弹性系数表示为Ms,阻尼器2的黏滞系数表示为M2,第一弹性体1和阻尼器2的应变相等, 均表示为ε 1,第二弹性体3的应变表示为ε 2。
[0072] 步骤102 ;确定所述标准线性固体模型有限差分解的稳定性条件的状态传递矩 阵。
[0073] 具体地,标准线性固体模型有限差分解的稳定性条件的状态传递矩阵的确定方 法,将在本发明的下一实施例中进行详细地说明。
[0074] 步骤103 ;获取多组参数集,并使每组参数集中包括所述第一弹性体1的弹性系 数、所述第二弹性体3的弹性系数、所述阻尼器2的黏滞系数、频率和介质密度。
[00巧]具体地,在本步骤中,准备多组参数集,W备在步骤104中进行时间步长的计算。 每组参数集中包括5个参数,分别为第一弹性体1的弹性系数Ml、所述第二弹性体3的弹性 系数M3、所述阻尼器2的黏滞系数M2、频率ω (送里ω = 2 π f)和介质密度P。
[0076] 步骤104 ;在设定的空间差分精度和空间网格步长下,依次利用各组所述参数集 并通过计算机计算使得所述状态传递矩阵的特征值的模小于1的时间步长。
[0077] 具体地,所述设定的空间差分精度表示为2N,在所述空间差分精度为2N的情况 下,x,y,z Η个方向上的空间网格步长分别表示为Δχ, Ay, Δζ。在设定所述空间差分精 度2Ν和空间网格步长下,依次将各组参数集输入至计算机内,通过计算机计算使得所述状 态传递矩阵的特征值的模小于1的时间步长。送里,需要使用计算机计算时间步长的原因 是,通过步骤102得到的标准线性固体模型有限差分解的稳定性条件的状态传递矩阵特别 复杂,无法直接求取该状态传递矩阵的特征值表达式,从而也就无法计算使得该状态传递 矩阵的模小于1的时间步长。
[0078] 步骤105 ;确定计算得出的时间步长为标准线性固体模型的稳定性条件数值解。
[0079] 在本实施例中,应用本发明实施例提供的标准线性固体模型的稳定性条件数值解 的计算方法,从标准线性固体模型出发,进而得到标准线性固体模型有限差分解的稳定性 条件的状态传递矩阵,通过选取相应的时间步长使状态传递矩阵的特征值的模小于1来满 足黏弹数值模拟的稳定,从而能够定量化确定更符合实际黏弹介质的标准线性固体模型数 值模拟的时间步长,指导数值模拟顺利完成,同时也使模拟的效率得W保障,最终运用模拟 结果来解决实际地震勘探中的一些地质问题。相比于现有技术中采用全Η维、全波场的模 拟方法进行标准线性固体模型的黏弹介质数值模拟,本方法在确定时间步长后可确保基于 标准线性固体黏弹介质数值模拟的顺利完成,保证效率,节约成本,因此在实际工作中,此 项发明效果是非常显著的。
[0080] 进一步地,如图3所示,是本发明实施例中确定所述标准线性固体模型有限差分 解的稳定性条件的状态传递矩阵的方法的流程图,该方法包括W下步骤:
[0081] 步骤201 ;首先得出控制标准线性固体模型的方程为:
[0082]
<' I )
[0083] ε = ε ι+ε 2 似
[0084] 又因为ε2 = ρ/Μ3,将该公式代入似式,再联合(1)式,消去El和ε,后,得到 应力与应变的关系(即标准线性固体模型的本构方程)为:
[0085]
(63)
[008引其中P为总应力,ε为总应变,ε 1为弹性系数为Ml的第一弹性体1的应变、W及 黏滞系数为M2的阻尼器2的应变,ε 2为弹性系数为Ms的第二弹性体3的应变。
[0087] 步骤202 ;总应变ε与质点位移(u,v,w)间的关系方程为:
(4)
[0088]
[008引将(4)式代入上述本构方程(即式(3)),得到第一方程(即式巧)):
C5)
[0090]
[0091] 步骤203 ;对所述第一方程(即式巧))的左右两边分别对时间t求二次偏导数, 得到第二
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