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重磅通知|2023年“智星云-MatDEM奖学金”评选结果公布!

2023智星云-MatDEM奖学金

活动介绍

为促进MatDEM软件在科研和工程中的应用,鼓励探索研究,特设立2023智星云-MatDEM奖学金。奖学金面向使用MatDEM开展科学研究和工程应用的学生和科研人员。

    经前期有效筛选,最终8名同学入围本次线上评比。通过线上MatDEM官方QQ群投票和专家评议,产生特等奖1名一等奖3名二等奖4名

现将具体评定结果公布如下(同一等级排名不分先后):

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(本次MatDEM奖学金由智星云(亘聪信息科技)赞助)



获奖成果展示

特等奖 马百龙

中国矿业大学  岩土工程

研究内容:采用MatDEM模拟了三维钻头钻进节理岩层、滚刀破岩线性切割和滚刀破岩回转切割的问题,软件具有CPU+GPU并行计算的高效率优势。以滚刀回转切割破岩为例,利用CPU  5800x+64G,3090+32G显卡,运行颗粒数30万左右,运行步数约为240万步,所需时间为80h左右。


研究成果:以第一作者的身份在Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources上发表了一篇SCI论文,另正在撰写博士学位论文,完成工程报告一份。

[1]Ma,  B., Zhang, K., Xiao, F. et al. Real-time estimating method on rock  strength via MWD of roofbolter and its application to in-situ grouting  quality evaluation. Geomech. Geophys. Geo-energ. Geo-resour. 9, 87  (2023). https://doi.org/10.1007/s40948-023-00630-3

[2]博士学位论文(正在撰写):煤矿节理岩层TBM掘进扰动下节理围岩损伤机理研究

[3]工程报告:《基于盾构掘进扰动震源的巷道超前地质信息随掘实时探测技术研究》


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一等奖  于海涛

东南大学  岩土工程  博二

研究内容:

工作一:应用MatDEM矩阵离散元分析软件,建立了软岩浸水崩解试验的二维仿真模拟,刻画了软岩浸水后发生的颗粒扩散、崩落、产生裂隙等过程,与相关研究中的室内试验测试结果基本一致。本次模拟中验证了红层软岩遇水后力学强度的宏观衰减与微观单元的结构变化之间的内在联系。


工作二:应用MatDEM矩阵离散元分析软件,以中国广西的一个具有潜在风险的含软弱层的粘土边坡为地质模型,模拟了恒定含水率边界下以颗粒含水率差异为驱动的水分入渗过程,以及边坡失效后的机械滑动行为。这项研究评估了一种连续-离散混合数值方法用于揭示降雨诱发浅层粘土土质滑坡致灾机理的效果和潜力,并为广西红层软岩滑坡的孕灾机理和失稳破坏分析提供了科学支撑。


研究成果:以第一作者的身份在Computers & Geosciences发表SCI论文1篇,另有1篇正在修改,完成工程报告1份。

[1]Haitao  Yu, Zhibin Liu, Yun Zhang et al. (2023) The disintegration mechanism  analysis of soft rock due to water intrusion based on discrete element  method. Computers & Geosciences, 2023, 171: 105289.

[2]Haitao  Yu, Zhibin Liu, Yasen Tang et al. Discrete element simulation of  shallow soil landslides with weak interlayer due to the mechanism of  unsaturated seepage. Bulletin of Engineering Geology and the  Environment. (Major revision)

[3]广西交通运输行业重点科技项目—《红层泥岩边坡风化崩解机理及预警机制研究报告》

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一等奖  向伏林

中兴通讯股份有限公司


研究内容:分布式光纤感测技术在地质与岩土工程变形的监测中具有广泛的应用,其中,土体与传感光缆之间的变形协调性是能否获得准确变形监测结果的关键问题。鉴于目前土体-光缆变形协调性试验和理论研究存在的限制,论文通过MatDEM建立离散元数值模型,开展了不同影响因素(即围压、光缆埋入长度、光缆弹性模量、光缆直径、土体颗粒平均单元直径、土体分散系数)作用下普通传感光缆拉拔试验数值模拟研究及低围压条件下不同锚固点类型、间距、直径的锚固点传感光缆拉拔试验数值模拟研究,结合室内光缆拉拔试验结果,系统分析了拉拔过程中的光缆拉拔特征、应变分布特征、土体变形特征和界面剪切特性,并提出了新的土体-光缆变形协调性评价方法。


研究成《Engineering Geology》上发表了一篇SCI论文,完成南京大学硕士学位论文。

[1]Gu,  K., F. Xiang, C. Liu, B. Shi, and X. Zheng (2023), Insight into the  mechanical coupling behavior of loose sediment and embedded fiber-optic  cable using discrete element method, Engineering Geology.312, 106948,  doi:https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2022.106948

[2]向伏林. 土体变形光纤监测中土体-光缆变形协调性的离散元数值模拟研究[D]. 南京大学, 2022.

慕课成绩97.30分 成绩优秀


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(a)室内光缆拉拔试验装置;(b)离散元数值模型




一等奖  陈霄颖

南京大学  地质工程  研一


研究内容裂隙干湿循环是土体中裂隙或孔隙在干湿环境条件下的演化过程,对地质、岩土工程和环境科学等领域具有重要的研究价值。利用MATDEM软件进行数值模拟,研究了黏性土在干湿循环条件下裂隙的演化特征。通过建立初始模型、设置土体性质和含水率,并利用有限差分方法模拟裂隙干燥开裂和湿润膨胀循环过程,得出以下主要结论:在湿化过程中,裂隙会发生崩解和愈合,形成“浅坎”;干湿循环后,裂隙基本上在原位置生成,但干燥过程中裂隙发育方向有所不同;干湿循环会导致裂隙边缘变得粗糙,并引发更多微小裂隙的生成。这些研究结果为我们深入理解裂隙干湿循环的影响提供了重要参考,有助于预测和管理土体的行为和性质。


慕课成绩:98.6分 课程第一名



















二等奖  王飞

中国地质大学(武汉)  地质工程  研二


研究内容基于MatDEM开发了一种适用于模拟三轴固结不排水剪切试验的程序。该研究采用了测量球流固耦合法来模拟流体与固体之间的相互作用,引入了柔性膜边界来模拟橡皮膜的侧向约束,可以监测试样在剪切过程中的应力-应变关系和孔隙水压力-应变的关系;另外,该研究还提出了一种构建具有指定孔隙比试样的方法,通过该方法构建的初始模型不仅具有用户指定的孔隙比,而且孔隙的分布也比PFC中主流方法生成的试样更均匀,该方法或许可以改进目前MatDEM中无法根据指定孔隙比生成初始模型的不足;同时,本研究还引入了完全矩阵算法来更新流体网络,使得该程序具有较快的运算速度。最后,本研究还分析了各个参数对模拟结果的影响。


研究成果:第一作者的身份在《地质科技通报》上发表论文,另外撰写了一篇SCI论文并处于审稿阶段。

[1]王飞, 徐楚, 黎伟. 基于MatDEM的黄泥扁滑坡支护效果分析[J/OL]. 地质科技通报, 2023. https://doi.org/10.19509/j.cnki.dzkq.tb20220015.

[2]撰写了一篇名为《Numerical simulation of biaxial undrained shear test based on fluid-solid coupling method and DEM》的英文论文,投稿至Computers and Geotechnics,目前处于Under review阶段


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二等奖  周娇娇


西南交通大学 土木水利 研二

研究内容:鉴于地震动信号分析与数值模拟优势互补,本研究提出一种基于地震动信号特征约束的MatDEM模拟滑坡的方法体系。以白格滑坡作为案例应用,利用野外调查和地震动信号反演分析获得的滑坡堆积状态和速度、位移曲线作为模拟的参数调整依据,开展MatDEM离散元滑坡模拟。以堆积特征为依据,调整影响堆积状态的参数CuTuμi,采用临界成功指数评价与实际的吻合情况。再以动力特征为约束,调整影响滑坡动力过程的参数μpCdamp,采用相对误差、方差等定量指标评价与信号分析结果的差异。通过结合滑坡地震动信号与滑坡数值模拟的分析,揭示了滑坡运动各发展阶段的动力学特征,丰富了滑坡灾害完整滑坡动力过程的重构的研究。


研究成果:Earth Surface Dynamics上发表了一篇SCI论文。

Yan,  Yan & Cui, Yifei & Huang, Xinghui & Zhou, Jiaojiao &  Zhang, Wengang & Yin, Shuyao &  Jian Guo & Hu, Sheng.  (2022). Combining seismic signal dynamic inversion and numerical  modeling improves landslide process reconstruction. Earth Surface  Dynamics.



二等奖  曹军

中国建筑第八工程局有限公司

研究内容基于室内Trapdoor模型试验,采用MatDEM离散元软件,从土拱率、位移、力链和加筋体受力的角度对不同加筋形式下土体内土拱效应和拉膜效应作用进行了宏微观分析。结果表明:设置加筋可以有效提升土体内的荷载转移效率,减少土体表面的差异沉降,且土工布比土工格栅更能保持土体内部土拱结构的稳定;随着活动门的下移,加筋层以上土体内形成半圆形的土拱结构,土拱效应和拉膜效应共同工作。为衡量拉膜效应对荷载转移的贡献情况,定义了拉膜效应贡献率,最终状态时土工格栅和土工布的拉膜效应贡献率分别为40.78%和30.32%,说明加筋情况下土拱效应在荷载转移中发挥主要作用,加筋体为土工格栅时,拉膜效应转移的荷载占比更大。


研究成果:以第一作者的身份论文基于不同路堤加筋形式的土拱效应离散元研究撰写论文已被北大核心期刊科学技术与工程录用,预计9月份发表。

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二等奖 毛茅弋

南京大学  地质工程  研一

研究内容分布式光纤传感技术,以光纤作为传感介质,利用光纤的瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射效应,可以探测到光纤各点所处环境的振动、温度和应变变化。分布式光纤传感,由于具备定位精度高、成本低、多点定位等优势,被广泛应用在管道监测、边防安全、地震预警、安防报警等领域。
    但是在实际施工当中会产生振动信号,对光纤测定某种特定的信号(如地震、滑坡引发的振动)产生影响。为减少在某些地质条件复杂下的人工测量成本和重复劳动成本,开展精细化数值模拟,将模拟数据运用到光算法当中。本人研究以离散元建模为基础,模拟光纤监测到的冲击夯(“蹦蹦夯”)及挖掘施工过程所产生的振动信号。


研究成果:某头部科技公司光纤监测项目报告。

慕课成绩:95.16分  成绩优秀

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