❶ 構造物理模擬簡述
通常認為地質構造形跡和特徵與岩石圈彎曲、伸長和縮短密切相關。雖然地殼只是地球整體結構中極薄的一層，但它卻記錄和保存了地球形成、發展和演化的蹤跡。地殼以下地球深部各圈層物質在高溫、高壓條件下發生的物理與化學的變化和運動，以及由重力、日月潮汐作用和地球自轉而產生的運動，不可避免地反映到地殼中來。地殼構造形跡至少是四維函數體（X、Y、Z和t），在絕大多數情況下坐標函數X、Y和Z與時間函數t構成復合函數關系。岩石圈快速伸長和縮短分別產生等溫的減薄和增厚效應，即形成盆地和山脈。熱應力釋放進一步引起沉降和隆起，沉積和剝蝕作用又分別使得其作用增強。所以，大多數垂直和水平運動導致的地層演化中的微妙和復雜的構造形跡被認為是岩石圈變形的結果或地質體對應力作用的響應。驅動力、應力體系與構造變形有著內在聯系或因果關系，這種關系已越來越多地得到地質信息和實驗證據的證實。地質體中的應力系分布是相當復雜的，由於地層或岩石物性在橫向和垂向上分布的非均一性，以及物質的非類同性等因素導致了變形的各向異性。
構造變形是力系或應力系作用的結果。但是，現今採集和觀察到的大量的地質信息和實例是構造地質演化的最終結果或其中的某一幕，過程早已缺失或被後一幕構造演化所替代。動力驅動和構造變形之間的耦合和疊置關系、大洋閉合誘發的岩石圈長度縮短、俯沖帶形成和演化中伴生的推覆體質點高值剪切位移，以及陸塊碰撞和拼接部位混雜岩帶的形成等重要構造形跡形成和演化的物理過程，要在野外全部觀察到是不可能的。同時，這種作用是連續漸變的，碰撞事件可能經歷了幾百個Ma時間跨度，無疑增大了所研究問題的難度。因此，一種合理而又現實的研究途徑是，利用構造模擬實驗方法再現和論證這些重要構造形跡。
構造模擬實驗是在地質調查研究基礎上進行的，採用的主要方法有物理模擬和數學模擬兩種。物理模擬是採用實際的物理材料，按照一定的構造形成模式，模擬自然界岩石的構造形態、變形過程及各種物理量與幾何量的實驗方法。數學模擬主要採用數學力學方法，對構造模型的應力場、位移場、應變場、應變速度場、應變速率場、流體運移勢場、溫度場等各種勢場進行定量分析。物理模擬側重於對各種構造型式、形態的模擬，其特點是以相似理論為依據，採用相似材料，構成相似的力學模型，用以模擬地殼的岩石構造形跡和構造型式的形成條件和力學過程，其優點是容易再造構造變形現象，容易調整試件的力學性狀和邊界條件，在短時間內重現地質年代的宏觀構造變形過程。數學模擬是進一步對形成這些構造型式的機理的模擬，其優點在於能對各種物理量及幾何量的分布規律及相互關系進行定量的數學表達，便於反映構造的內在規律。近年來，隨著計算技術的飛速發展，數學模擬方法取得了長足進步，可以處理更加復雜的問題，求解問題的速度也更加快捷。物理模擬和數學模擬是相輔相成、互相補充的兩種模擬方法，它們的結果可以相互檢驗和印證。
構造模擬的一般原則有：相似性原則、選擇性原則、分離性原則、逼近性原則和統計性原則（曾佐勛等，1992）。構造模擬的一般步驟為：
1）地質調查，確定地質構造原型；
2）分析控制構造原型的主要因素；
3）根據原型幾何尺寸與所採用的模擬方法等，確定模型比例尺；
4）根據構造形成的物理環境與原型的材料力學性狀，選擇合適的模型材料；
5）根據野外觀察或地球物理資料所推斷的原型受力方式與約束條件，確定模型的載入方式和約束條件；
6）記錄模擬實驗過程和結果，及時進行整理；
7）分析模擬結果的精確性以及與天然實體的相似程度，若達不到要求，可重復上述各個步驟；
8）合理地將模擬結論用於實際問題。
構造模擬的歷史由來已久。1894年，Willis通過褶皺形成機制的物理模擬實驗，闡述了北美洲阿巴拉契亞山脈的成因機制，所設計的實驗裝置是單側擠壓，實驗材料為蜂蠟（wax）、松脂（turpentine）和石膏（plaster）。而後，Rambery利用離心機實驗技術開展了大陸、大洋和造山帶演化模式的物理模擬實驗；李四光（1965）開展了壓力、張力和扭力與構造變形和造山帶分布規律的黏土模擬實驗；Tapponnier（1986）等利用一個11 cm×30 cm的矩形透明塑料盒作為實驗材料容器，鏍桿千斤頂（screw jack）作為施加力的主要部件，用黃色和紫色相間的塑性黏土製成可變形的矩形模型塊，開展了印度板塊與歐亞板塊碰撞的構造變形的物理模擬實驗；Zhang等通過改變實驗材料的密度值實施了仰沖與俯沖機制的物理模擬實驗；許志琴等（1986）開展了陸內俯沖的模擬實驗；Devy和 Cobbold 開展了岩石圈縮短與造山運動的模擬實驗；Shemendach報道了通過俯沖帶演化過程的物理模擬實驗獲得的最新見解；單家增（1999）探討了造山帶的動力學成因機制，並用物理模擬方法模擬了陸-陸碰撞造山帶形成和演化的物理過程，並據此論證其動力學成因機制，定量給出了在地幔對流驅動力派生的拖曳力和板塊運動產生的水平壓縮力，以及其他附加力的聯合作用下，地殼與岩石圈水平縮短和垂直增厚的比值關系，從構造物理學角度分析和審視了這一重要構造事件。
在此我們將採用構造物理模擬方法來檢驗我們對三江中段岩石圈正交疊加構造演化動力學的一些認識。
❷ 物理模擬和數學模擬的差別是什麼
物理模型和數學模型都是模擬的手段，物理模型是通過接入實際的模型進行模擬實驗，數學模型是在對問題分析的基礎上採用數學公式、圖表以及軟體虛擬模擬，從而為實際工程應用提供參考和實時修改，減少實際應用過程對物理器件的耗損和方便及時修正、調試。
❸ 模擬法（物理模擬）
（一）模型的相似基礎
1.相似模型
（1）理論基礎
模擬法（物理模擬）是用相似模型再現滲流場（原型）滲流動態和過程的試驗方法。模擬的相似基礎是以模型與原型的數學方程相同與定解條件相似為基礎。描述滲流場中任一點的滲流服從達西定律
V=-KgradH （7-1）
式中：K為含水層的滲透系數，它反映該點的滲流速度V與水頭梯度gradH成正比。
這種數學形式同樣可以反映下列物理現象的變化規律：
1）黏性流體在窄縫槽或阻力管網路中流動的層流定律：這時，V為流場中任一點平均流速，K為透水系數，gradH為壓力梯度（水力坡度）。
2）電流在導電介質中傳導的歐姆定律：這時，V為電場中某點的電流強度，K為導電系數，gradH為電位梯度。
3）熱流在導熱介質中傳輸的傅立葉定律：這時，V為溫度場中任一點的熱流通；K為導熱系數；gradH為溫度梯度。
4）應力場中薄膜橫向變形與剪力關系也可用上式表示。
這種相同的數學形式表明，滲流和這些物理量都遵守同樣的規律。若能給出相似的定解條件，則它們應有相似的解。因此，利用這些模型的相似解，可以模擬多孔介質中滲流定律。
（2）相似模型的優點
1）可將滲流域的幾何尺寸縮小，便於整體上把握滲流的分布特徵；
2）加快滲流的演變速度，將幾年甚至幾十年的滲流過程在模擬的模型中用幾分鍾甚至幾秒鍾就可完成；
3）模型制備簡單，便於調控與測量，也可改變某些變數量和參數的數量級，以提高測量精度。
2.相似條件
利用模型再現滲流區（原型）動態和過程的依據是：原型與模型這兩個系統中的物理現象具有相近的數學模型（微分方程形式相同，定解條件相似）。
（1）微分方程形式相同
在原型中，滲流場內任一點的水頭微分方程為：
地下水動力學
各種模型中物理量描述的微分方程與式（7-2）有相似的形式。
例如，在電模擬模型中，電流在導電介質中傳導時，電位的分布方程與式（7-2）的形式相同。這時的參數μs和K分別為電容和導電系數，gradH為電位梯度，t為時間。
（2）定解條件相似
1）幾何相似：兩種模型對應點的坐標或對應長度應固定比值，即長度、面積、體積比值為固定值。
地下水動力學
式中：xm，ym，zm，lm分別為研究點在模型上的坐標及距原點的距離；x，y，z，l分別為研究點在滲流場中的坐標及距原點的距離；al為模型與原型的長度比值；aF為模型與原型的面積比值，aV為模型與原型的體積比值。
2）時間相似：原型與模型可同步進行，但大多數要求模型過程要加快，所以要求時間固定比值，即
地下水動力學
3）參數相似：其物理參數保持線性關系，如滲透系數的比例值為：
4）初值相似：對應物理量的初值應保持固定比值。
5）邊值相似：對應物理量及其導數在邊界上分布的邊值應保持固定比；當邊值隨時間變化時，要求保持邊值的時間相似。
原型與模型相似的充分和必要條件是：微分方程形式相同及對應的物理量應保持固定比值，這也是建立模型及模擬滲流規律的相似基礎。
3.相似比例
物理量間固定比值的確定是設計模型的准則，是模型成敗的關鍵，也是將模擬的結果轉變為物理量的依據。確定相似比例的常用方法有兩種：
1）量綱分析法：僅知道系統的主要變數及參數，但不知道微分方程時採用。
2）方程分析法：既知道主要參數又知道微分方程時採用。
現以均質各向同性介質中非穩定流問題為例說明方程分析法。
已知原型的方程為：
地下水動力學
砂槽模型中非穩定流方程為：
地下水動力學
取比值：
地下水動力學
將比值代入原型：
地下水動力學
若下式成立：
地下水動力學
則式（7-6）與式（7-4）形式相同，可直接求各項比例值。
在確定相似比值時可任選3個，其餘的可用式（7-7）求出。
（二）砂槽（滲流槽）模擬
1.滲流槽的結構
圖7-1 滲流槽結構圖
（據李俊亭等，1987）
（a）縱剖面圖；（b）縱後視圖；（c）橫剖面圖
1—槽首；2—槽身；3—槽尾；4—水源；5，6—各為槽首、槽尾溢水設備；7—進水截門；8—量筒
滲流槽的結構如圖7-1所示。滲流槽由槽首、槽身和槽尾3部分組成。為了控制上、下游的水位，槽首和槽尾均有溢水設備。槽身側面安裝有機玻璃便於觀測，另一側面安裝測壓管。實驗時，水由槽首（上游）供給，經槽身（模型）再由槽尾流出。模型流量用槽尾安裝的量計或用體積法測定。根據滲流場含水介質的不同，滲流槽可設計成不同的形狀。對於平面滲流問題，可採用矩形槽，而徑向流則採用扇形或圓形滲流槽。
2.模擬試驗的基本原理
其幾何相似、運動相似、動力相似等所涉及長度比例（
3.滲流模擬的優缺點及成果應用
滲流模擬的優點在於能直接觀測流體在模型中的運動狀態，直觀且計算簡單，如用式（7-8）可計算滲流場的流量。缺點是模型製作較為復雜、笨重且某些運動要素的測量比較困難。
滲流量計算式為：
地下水動力學
式中：Q為用模型求的滲流量（m/h）；aK為滲透系數比例值（3
（三）電模擬（連續介質電模擬）
1.模擬設計簡述
連續介質電模擬模型所採用的導電介質有固體、液體及膠體三大類。通常採用的導電材料有自來水、硫酸銅溶液、氯化鈉溶液、導電紙及動物膠等。模擬模型邊界材料的選擇除考慮邊界性質的要求外，還應考慮模型本身的材料性質。如導電介質採用導電紙，當為隔水邊界時，就直接利用空氣（將導電紙剪成所需的模型樣式即可），而已知水頭邊界可採用金屬箔條。
在導電介質和邊界材料選定後，認真對被模擬水文地質實體進行概化，既要充分反應滲流區的水文地質條件，也要使模型盡可能簡單。例如，水工建築壩下滲透平面滲流問題：
1）壩體修建在有限厚度透水岩層上時，模型的長度（L）可採用下式截取：
L=Lb+（3～4）M
式中：L為模型截取長度；Lb為建築物地下輪廓的水平投影長度；M為有限厚度透水層的厚度。
2）當壩體修建在很厚、很大的透水層上時，由於深部的流線形狀接近半圓形，且滲流速度不大，這時模型可截取為半圓形。圓心近似位於建築物地下輪廓的中心，模型半徑為：R≥1.5Lb。
2.實驗、資料整理和成果應用
通常電模擬試驗的主要任務是確定滲流量和繪制滲流場的流網。欲獲得流網，首先要獲得等水頭線和流線。等水頭線是利用惠斯登電橋和歐姆定律，在模型上求得等電位線和電力線後，進而獲得與模型對應的滲流區流網。模擬模型資料的取得方法如下：
1）利用模擬模型獲得等水頭線，用下式求流量（Q）：
地下水動力學
式中：Hr為上、下游水頭差，亦稱作用水頭（Hr=H1-H2）；Rm為模型試驗進行時測定的電阻；ρ為導電介質電阻率；a為線性比例常數（l
2）利用二維電模擬模型試驗獲得資料，求滲流區單寬流量（q）：
地下水動力學
式中：δ為導電介質寬度；其他符號見上式。
如圖7-2所示，利用壩下流網圖，計算滲流量。在流網中任取一網格，若該網格的平均滲流長度（以中間流線為准）為ΔSi，相鄰兩流線間的寬度（中間等水頭線為准）為ΔLi，相鄰兩等水頭線間的水頭差為ΔHi，用（qi）表示通過該網格的單寬流量，則：
地下水動力學
圖7-2 壩下流網圖
1—壩體；2—流線；3—等水頭線；4—板樁
整個滲流區的單寬流量是沿等水頭線方向上各網格單寬流量之和，即
地下水動力學
式中：m是沿等水頭線方向的網格數（圖7-2中的m網格數為5）。沿流線方向的網格數為n，
❹ 物理模型的概念
1．概念模型
含義：指以圖示、文字、符號等組成的流程圖形式對事物的規律和機理進行描述、闡明。例如光合作用示意圖、中心法則圖解、免疫過程圖解、過敏反應機理圖解、達爾文的自然選擇學說的解釋模型、血糖平衡調節的模型等。概念模型的特點是圖示比較直觀化、模式化，由箭頭等符號連接起來的文字、關鍵詞比較簡明、清楚，它們既能揭示事物的主要特徵、本質，又直觀形象、通俗易懂。
2．物理模型
含義：根據相似原理，把真實事物按比例放大或縮小製成的模型，其狀態變化和原事物基本相同，可以模擬客觀事物的某些功能和性質。如生物體結構的模式標本、細胞結構模式圖、減數分裂圖解、DNA分子雙螺旋結構、生物膜流動鑲嵌模型、食物鏈和食物網等。物理模型的特點是：實物或圖畫的形態結構與真實事物的特徵、本質非常相像，大小一般是按比例放大或縮小的。
3．數學模型
含義：用來定性或定量表述生命活動規律的計算公式、函數式、曲線圖以及由實驗數據繪製成的柱形圖、餅狀圖等。如組成細胞的化學元素餅狀圖，酶的活性受溫度、酸鹼度影響的曲線，光合作用中隨光照強度、溫度、CO2等條件變化時光合作用強度的變化曲線，有絲分裂和減數分裂過程中染色體、染色單體以及DNA數量的變化規律，鹼基與氨基酸的對應關系，基因分離定律和自由組合定律的圖表模型，用數學方法討論種群基因頻率的變化，探究自然選擇對種群基因頻率的影響，同一植物不同器官對生長素濃度的反應曲線，「J」型種群增長曲線的數學模型和公式Nt＝N0λt，能量金字塔等。
❺ 大學物理實驗什麼是模擬法,模擬法適用的條件是什麼
模擬法：模擬法和類比法很近似.它是在實驗室里先設計出於某被研究現象或過程（即原型）相似的模型,然後通過模型,間接的研究原型規律性的實驗方法.先依照原型的主要特徵,創設一個相似的模型,然後通過模型來間接研究原型的一種形容方法.根據模型和原型之間的相似關系,模轎敏擬閉鎮枝法可分為物理模擬和數學模擬兩種.
模擬法的旅廳適用PID運算控,和模擬量控制
❻ 計算機輔助設計中物理模擬是什麼
模擬零件間的空間運動情況。物理模擬是一個在Windows環境下進行機械設計的軟體。物理模擬能夠模擬真歷滲實的零件間的空間運動情況。除了模擬真實的零件間的空間運動情況的功能外，還能計算每1個零拿陸件的狀態屬性，比如速度，加速度，能量，動能。消爛頃
❼ 什麼叫模擬，物理模擬，數值模擬
模擬，用通俗的話來說，就是用近似的簡化的模型或者數據，去模模擬實的情況，並試圖找出最簡單的辦法去解決現實中的問題。