"地震数值模拟的数据库应用平台"项目成果介绍

利用计算机模拟复杂的系统和过程,是当今世界科技发展的新潮流,在地学领域,数值模拟已经渗透到地学研究的各个重大领域。本项目提出建立一个用于地震模拟和预报的数据库应用平台,以地壳动力学研究和强震机理研究为应用核心,将地震地质研究、地形变研究、地应力研究、地球内部结构研究等多种相关的学科手段的观测资料、实验结果和理论分析有机地结合起来,实现技术和数据资源的共享。利用这些信息构建比较合理的地球模型和尽可能多的约束条件,并在有限元分析系统上进行地壳形变和地震过程的数值模拟。     

用于地震数值模拟研究的数据库及应用平台

数值模拟已经渗透到地震学研究的各个重大领域,随着信息时代数字技术的高速发展,充分利用数字信息资源,开展多学科的综合研究已成为地震学研究发展的趋势.利用数值模拟的手段,将多学科的观测资料、实验结果和理论分析有机地结合起来,将会极大地开拓解决重大地震学问题的能力,必将推动对危害人类的强地震的预测预报从经验性向物理的、数字的预报转变.该平台提供面波频散信息,中国及邻区三维速度模型,中国大陆震源机制解,断层构造,地震波形,地震目录,地震台站,以及仪器响应信息等丰富的地震学基础数据和研究成果,可以利用这些信息构建比较合理的地球模型和尽可能多的约束条件,并进行地壳形变和地震过程的数值模拟;可以在该应用平台开展地球介质各向异性分析,面波层析成像,面波偏振分析,面波时频分析,以及射线追踪等与地球内部结构有关的研究.同时,这也是一个交流平台,研究人员可以利用该平台发布自己的研究成果与同行交流.     

地震科学数据共享工程

地震科学数据共享工程是在国家科技基础条件平台统一规划和管理下, 应用现代信息技术, 整合离散的地震科学数据资源, 构建面向全社会的网络化、 智能化的管理与共享服务体系, 实现数据采集、 加工、 保存的标准化、 规范化。 文中分析地震科学数据资源的现状, 介绍了地震科学数据共享工程的概况、 技术思路、 建设目标和实施步骤。     

大数据下地震科学资源服务平台建设的探索

正随着云计算和物联网信息技术的发展,全球数据增长超过历史上任何一个时代,越来越多的新兴科学研究领域建立在大数据基础上。2008年Nature杂志的"大数据"专刊标志着大数据分析与处理已经成为科研、商业、日常生活中的核心问题。微软研究院出版的The Fourth Paradigm书中,图灵奖获得者、著名数据库专家Jim Gray博士揭示了在海量数据和网络上发展起来的与实验科学、理论推演、计算机仿真3种科研范式相辅相成的第四范式-数据密集型科学发     

地震应急指挥协同技术平台设计研究

地震应急指挥协同服务能力是国家地震社会服务能力建设的核心内容,我国的地震应急指挥协同服务能力在研究和建设方面尚处于起步阶段,在未来一段时间将开展地震应急指挥协同技术平台的建设。因此,地震应急指挥协同技术平台的关键构成、设计和实现方式还有许多方面有待进一步研究和探讨。本文根据国家地震社会服务工程的初步设计,对地震应急指挥协同技术平台几个方面的内容进行了初步探讨,在此基础上讨论了其未来进一步发展应进行的工作。     

单层结构远程协同拟动力试验平台开发

基于网络通讯平台NetSLab,采用Visual Basic语言开发了一个标准化的开放式单层结构远程协同拟动力试验平台NetSLab-SDOF,它由控制中心、真实试验机、虚拟试验机和远程观察器4个模块组成,并通过互联网传输试验控制信号和反馈数据。该平台可以使不同的结构实验室联合进行结构拟动力试验,同时还提供远程用户同步观察试验并获取试验数据的功能。通过桥梁结构的真实拟动力试验及数值模拟试验和网络速度测试,验证了NetSLab-SDOF试验平台的有效性。     

美国国家科学基金会为地震网络提供第一笔资金

美国国家科学基金会 (NSF)已向伊利诺斯大学厄巴纳分校提供 30万美元用于建立一个能共享地震工程数据的国家联机网络。这笔资金是实施地震工程模拟网络 (NEES)计划的第一笔资金 ,该网络将使地震工程师们能够读取远距离的实验和试验设备产出的数据。该网络还将使全美国的研究人员都能利用先进的研究设备、数据库及计算机模拟和模拟手段。伊利诺斯大学的国家超级计算机应用中心将与该校土木工程系、中美洲地震中心、能源部的国立阿尔贡实验所、密执安大学电子工程研究实验室、南加州大学信息科学研究所和土木工程系合作 ,主持 6个月的研究…     

地震科技发展战略的思考--建议组建地震数值模拟实验室

数值模拟是计算机科学、计算数学与其他各类学科如力学、材料学、工程技术等学科相互交叉渗透且充满活力的研究领域,它与物理、化学实验和理论分析一起成为解决许多重大科学问题和工程技术问题的三大支柱。数值模拟实验室的建设不仅是信息时代的需要,也是开展动力地震预报的关键,必将成为地震科学发展战略的重要组成部分。     

中国地震科学实验场博士后科研工作站2019年面向全球招收博士后研究人员

2018年5月12日,在汶川地震十周年国际研讨会暨第四届大陆地震会议上,中国政府向世界宣布建设中国地震科学实验场。实验场集野外观测、数值模拟、科学验证及科技成果转化应用为一体,在川滇地区开展“从地震破裂过程到工程结构响应”全链条研究和大陆型强震系统研究。实验场将秉承开放合作,突出机制创新,吸引国内外专家,利用大数据、超算模拟等新技术新方法,发展地震科学理论与基础模型,产出一批具有国际影响的原创成果。     

中国地震科学实验场博士后科研工作站2019年面向全球招收博士后研究人员

正2018年5月12日,在汶川地震十周年国际研讨会暨第四届大陆地震会议上,中国政府向世界宣布建设中国地震科学实验场。实验场集野外观测、数值模拟、科学验证及科技成果转化应用为一体,在川滇地区开展"从地震破裂过程到工程结构响应"全链条研究和大陆型强震系统研究。实验场将秉承开放合作,突出机制创新,吸引国内外专家,利用大数据、超算模拟等新技术新方法,发展地震科学理论与基础模型,产出一批具有国际影响的原创成果。     

地震工程试验联网最新进展

地震工程试验联网(NEES)是新世纪地震工程学科最重要的事件。由美国国家自然科学基金会牵头,全美15家主要的地震工程研究单位共同实施一项旨在调动全部优势资源进行复杂结构体系的地震响应协同试验研究计划。该计划从1999年开始,将于2014年全部完成,目前多数成员单位进入设备安装调试阶段,有些单位利用新装备实现了某些利用传统手段无法完成的试验任务。建议工程力学研究所燕郊的结构实验室直接按照加入NEES的标准进行硬件配置和软件开发,使硬件的数量和技术指标满足NEES要求;使软件与硬件配套,实现与NEES联网,可远程快速通讯,实时监控,实时数值模拟计算,实现显式、隐式和显隐混合算法伪动力试验以及具有位移控制、力控制、位移和力混合控制功能。     

NEES系统中振动离心机最新进展及国内振动离心机发展设想

美国地震工程网络模拟系统(NEES)代表了国际地震工程试验技术的最新发展趋势,其中振动离心机的建设占有重要地位,而国内振动离心机的现状与我国辽阔的地域、复杂的工程地质条件、高速发展的经济建设以及严峻的地震形势十分不相称。文中概述了我国振动离心机的现状和客观需求,对NEES系统中振动离心机的发展进行了跟踪研究,通过分析UCDavis和RPI两台振动离心机的发展历程和最新进展,阐述了我国振动离心机发展的必要性及重点。强调应加强离心机振动台技术的研发,根据国内当前土动力学和岩土地震工程科学研究的需要,提出了以振动负载为主要指标的思想,指出了发展重点应放在振动负载、频宽、多向、低频位移、辅助试验功能和网络化功能等方面,对一些重要指标提出了建议。     

ISEE: Internet‐based Simulation for Earthquake Engineering—Part I: Database approach

An Internet‐based framework, named Internet‐based Simulation for Earthquake Engineering (ISEE) was developed to facilitate collaborative earthquake engineering experiments performed by multiple laboratories in a network environment. One of the approaches in the ISEE framework, named Database Approach, offers an easy way to perform multi‐site networked collaborative pseudo‐dynamic experiments. The Database Approach uses the Structured Query Language (SQL), a common and standardized computer language used in database management systems, for inter‐laboratory communications. Using the SQL protocol, it is easy to monitor the experiments' progress, access the data, as well as develop additional programs to expand the functions for a networked experiment. This approach offers consistency and durability of selected experimental data both during and after experiments. Two networked pseudo‐dynamic experiments were conducted to demonstrate the feasibility and expansibility of the Database Approach in ISEE. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

第16届欧洲地震工程大会:岩土地震工程研究进展与动向综述

第16届欧洲地震工程大会于2018年6月18—22日在希腊塞萨洛尼基市召开,笔者全程参加了本次大会。本文简要介绍了大会的概况,通过对大会相关交流报告和论文的分析,重点对地震危险性、工程地震和强地面运动,土动力学,场地效应与小区划研究,岩土地震工程等4个主题分会和"欧洲—中国地震工程与风险合作"1个专题分会的相关研究进展进行了综述,并阐述了欧洲抗震设计规范(Eurocode8)推广应用与修订、韧性城市、新近地震启示、大尺度地震工程试验装备和土-基础-结构相互作用等方面的研究动向。可为我国相关领域研究提供参考。     

埋地管道在地震行波作用下反应综述

埋地管道是"生命线地震工程"的重要组成部分,关系到震区人民的生活和震后救灾活动的开展。在地震行波作用下,其受力和破坏情况比较复杂,因此针对埋地管道采用合理可靠的地震反应分析方法至关重要。梳理了埋地管道在地震行波作用下解析理论和数值模拟的研究成果,总结了相关试验研究情况,指出了存在的问题和需要进一步改进的地方。     

地震应急微直播信息平台技术及应用

为了提高地震应急信息发布效率,解决传统地震应急信息服务不能满足当前需要的问题,基于地震网站内容管理信息系统,以地震信息数据为基础,根据信息类别和属性对Java easysite平台进行技术开发,设计了地震信息直播、地震参数、震区背景等核心功能模块。通过自动获取地震数据库信息系统,实现了平台各个功能模块信息的快速发布。该应用已被布置在中国地震局网站平台上,实现了地震应急信息平台的智能管理,进一步保证了地震应急信息的发布。     

地震应急微直播信息平台技术及应用

为了提高地震应急信息发布效率,解决传统地震应急信息服务不能满足当前需要的问题,基于地震网站内容管理信息系统,以地震信息数据为基础,根据信息类别和属性对Java easysite平台进行技术开发,设计了地震信息直播、地震参数、震区背景等核心功能模块.通过自动获取地震数据库信息系统,实现了平台各个功能模块信息的快速发布.该应用已被布置在中国地震局网站平台上,实现了地震应急信息平台的智能管理,进一步保证了地震应急信息的发布.     

基于地震网站的信息服务平台优化研究

面对网络技术的发展和社会公众对地震信息需求的不断提升,中国地震局网站信息服务平台已难以满足多样化需求,通过分析平台内容形式、架构设计、服务功能等方面,对服务平台进行优化升级,向智能化信息服务平台转型,实现服务功能的创新和转变,进一步提高信息服务水平,尤其是地震灾害信息发布能力,将地震门户网站信息服务平台向智能、高效、科学的方向推进。     

A phased approach to enable hybrid simulation of complex structures

Hybrid simulation has been shown to be a cost-effective approach for assessing the seismic performance of structures. In hybrid simulation, critical parts of a structure are physically tested, while the remaining portions of the system are concurrently simulated computationally, typically using a finite element model. This combination is realized through a numerical time-integration scheme, which allows for investigation of full system-level responses of a structure in a cost-effective manner. However, conducting hybrid simulation of complex structures within large-scale testing facilities presents significant challenges. For example, the chosen modeling scheme may create numerical inaccuracies or even result in unstable simulations; the displacement and force capacity of the experimental system can be exceeded; and a hybrid test may be terminated due to poor communication between modules (e.g., loading controllers, data acquisition systems, simulation coordinator). These problems can cause the simulation to stop suddenly, and in some cases can even result in damage to the experimental specimens; the end result can be failure of the entire experiment. This study proposes a phased approach to hybrid simulation that can validate all of the hybrid simulation components and ensure the integrity large-scale hybrid simulation. In this approach, a series of hybrid simulations employing numerical components and small-scale experimental components are examined to establish this preparedness for the large-scale experiment. This validation program is incorporated into an existing, mature hybrid simulation framework, which is currently utilized in the Multi-Axial Full-Scale Sub-Structuring Testing and Simulation (MUST-SIM) facility of the George E. Brown Network for Earthquake Engineering Simulation (NEES) equipment site at the University of Illinois at Urbana-Champaign. A hybrid simulation of a four-span curved bridge is presented as an example, in which three piers are experimentally controlled in a total of 18 degrees of freedom (DOFs). This simulation illustrates the effectiveness of the phased approach presented in this paper.     

Lessons learned and need for instrumented liquefaction sites

Instrumented sites provide essential information for understanding and modeling of ground response and ground deformation. For example, significant new lessons were learned from responses at the Wildlife Liquefaction Array (WLA) including: (1) soil softening led to lengthening of period of transmitted ground motions; (2) soil softening also led to attenuation of short-period spectral accelerations (<0.7 s); (3) amplification of long period motions (>0.7 s) occurred due to liquefaction-induced ground oscillation; and (4) ground oscillation led to a continued rise of pore water pressures after strong ground shaking ceased. A new and expanded instrumented site is being developed 70 m downstream from the old WLA site as part of the NSF Network for Earthquake Engineering Simulation (NEES). The new site has more accelerometers, piezometers and ground deformation measurement devices and the data will be streamed to the NEES-grid in near real time.