既能模擬滑坡的速度和破壞力,也能模擬岩爆、滾刀破岩和水力壓裂,為地質災害防治和工程施工提供解決預案和施工方案,計算速率是國外同類軟體的30多倍……近日,在上海舉辦的第15屆中國CAE工程分析技術年會上,南京大學地球科學與工程學院地質工程專業劉春副教授研發的一款名為“MatDEM”的軟體獲“中國數字倣真自主軟體創新獎”,該軟體已應用於滑坡、地面沉降、撞擊破壞、岩土試驗過程和水力壓裂等領域,並突破國外在工程數值模擬軟體市場的技術壟斷。

“我們把一堆砂子膠結成岩石,即使知道每顆砂粒的力學性質,也很難確定岩石的力學性質,所以難以在電腦中直接造出離散元材料。但通過MatDEM軟體的宏微觀轉換公式和自動訓練,用戶輸入材料,就可以自動在電腦中造出來,降低了建模的困難度。”劉春介紹,地質和岩土工程領域,存在很多大變形和破壞問題,離散元數值計算方法能夠有效地模擬這些變形、破壞的過程。

但是,離散元數值計算方法面臨著定量化建模困難、計算量巨大、和多場耦合理論不完善的問題,極大地限制了實際工程應用。劉春研發的MatDEM軟體,致力於解決上述問題。

“MatDEM可以在單臺電腦上模擬數百萬個顆粒的運動,能有效地分析複雜的地質和岩土工程問題。”劉春説,該軟體的核心技術是原創的矩陣離散元計演算法,軟體1秒鐘可以計算出1500萬次顆粒運動。而該行業的老牌公司、美國的Itasca公司的PFC,1秒鐘只能計算三四十萬次單元運動。也就是説,過去需要一個月完成的計算,現在一天內就可以完成。

MatDEM還可以模擬滑坡等地質災害。劉春透露,目前,他與成都理工大學和中國地震局的專家合作,已經將該軟體用於茂縣新磨村滑坡,以及六盤水市水城滑坡的數值分析。

(金鳳)  

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