武汉岩土所三维数值流形法前处理研究获进展

　　岩体是一种材料非均质和多结构面的复杂系统，岩体系统的三维数值建模一直是一个非常具有挑战性的课题。数值流形法采用两套独立的覆盖系统，可以在一个统一的框架内求解连续和非连续问题，因此数值流形法近年来广泛应用于各类岩石力学问题。然而，由于缺乏成熟的三维前处理工具，目前的研究主要集中在二维数值流形法上，三维数值流形法在岩石力学问题上的应用非常有限。

　　围绕三维数值流形法前处理问题，中国科学院武汉岩土力学研究所计算岩石力学团队提出了一种实用的三维前处理策略来生成数值流形法离散模型。在该方法中，使用易于生成的规则数学网格来覆盖求解域。同时，利用求解域的物理网格对数学网格进行切割，生成三维数值流形法计算中使用的离散模型。为了提高了该前处理方法的效率，只有与物理网格相交的的数学网格进行切割操作，同时还通过CPU并行进一步提高前处理速度。

　　通过一系列实例来验证所提出的方法，结果表明，该策略可以有效地建立一些典型岩土工程问题的三维数值流形法离散模型（图1，图2），更重要的是，通过程序的并行化，可以显著减少生成离散化模型的时间。

　　相关研究成果以“A practical parallel preprocessing strategy for 3D numerical manifold method”为题，发表在Science China Technological Sciences上，研究工作获得了国家自然科学基金项目、中科院青年创新促进会项目和湖北省青年拔尖人才培养计划项目资助。

　　论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11431-022-2166-5

图1 具有多种材料的边坡数值离散模型　　

图2 包含多个夹杂区域岩石试样的数值离散模型