❶ 构造物理模拟简述
通常认为地质构造形迹和特征与岩石圈弯曲、伸长和缩短密切相关。虽然地壳只是地球整体结构中极薄的一层，但它却记录和保存了地球形成、发展和演化的踪迹。地壳以下地球深部各圈层物质在高温、高压条件下发生的物理与化学的变化和运动，以及由重力、日月潮汐作用和地球自转而产生的运动，不可避免地反映到地壳中来。地壳构造形迹至少是四维函数体（X、Y、Z和t），在绝大多数情况下坐标函数X、Y和Z与时间函数t构成复合函数关系。岩石圈快速伸长和缩短分别产生等温的减薄和增厚效应，即形成盆地和山脉。热应力释放进一步引起沉降和隆起，沉积和剥蚀作用又分别使得其作用增强。所以，大多数垂直和水平运动导致的地层演化中的微妙和复杂的构造形迹被认为是岩石圈变形的结果或地质体对应力作用的响应。驱动力、应力体系与构造变形有着内在联系或因果关系，这种关系已越来越多地得到地质信息和实验证据的证实。地质体中的应力系分布是相当复杂的，由于地层或岩石物性在横向和垂向上分布的非均一性，以及物质的非类同性等因素导致了变形的各向异性。
构造变形是力系或应力系作用的结果。但是，现今采集和观察到的大量的地质信息和实例是构造地质演化的最终结果或其中的某一幕，过程早已缺失或被后一幕构造演化所替代。动力驱动和构造变形之间的耦合和叠置关系、大洋闭合诱发的岩石圈长度缩短、俯冲带形成和演化中伴生的推覆体质点高值剪切位移，以及陆块碰撞和拼接部位混杂岩带的形成等重要构造形迹形成和演化的物理过程，要在野外全部观察到是不可能的。同时，这种作用是连续渐变的，碰撞事件可能经历了几百个Ma时间跨度，无疑增大了所研究问题的难度。因此，一种合理而又现实的研究途径是，利用构造模拟实验方法再现和论证这些重要构造形迹。
构造模拟实验是在地质调查研究基础上进行的，采用的主要方法有物理模拟和数学模拟两种。物理模拟是采用实际的物理材料，按照一定的构造形成模式，模拟自然界岩石的构造形态、变形过程及各种物理量与几何量的实验方法。数学模拟主要采用数学力学方法，对构造模型的应力场、位移场、应变场、应变速度场、应变速率场、流体运移势场、温度场等各种势场进行定量分析。物理模拟侧重于对各种构造型式、形态的模拟，其特点是以相似理论为依据，采用相似材料，构成相似的力学模型，用以模拟地壳的岩石构造形迹和构造型式的形成条件和力学过程，其优点是容易再造构造变形现象，容易调整试件的力学性状和边界条件，在短时间内重现地质年代的宏观构造变形过程。数学模拟是进一步对形成这些构造型式的机理的模拟，其优点在于能对各种物理量及几何量的分布规律及相互关系进行定量的数学表达，便于反映构造的内在规律。近年来，随着计算技术的飞速发展，数学模拟方法取得了长足进步，可以处理更加复杂的问题，求解问题的速度也更加快捷。物理模拟和数学模拟是相辅相成、互相补充的两种模拟方法，它们的结果可以相互检验和印证。
构造模拟的一般原则有：相似性原则、选择性原则、分离性原则、逼近性原则和统计性原则（曾佐勋等，1992）。构造模拟的一般步骤为：
1）地质调查，确定地质构造原型；
2）分析控制构造原型的主要因素；
3）根据原型几何尺寸与所采用的模拟方法等，确定模型比例尺；
4）根据构造形成的物理环境与原型的材料力学性状，选择合适的模型材料；
5）根据野外观察或地球物理资料所推断的原型受力方式与约束条件，确定模型的加载方式和约束条件；
6）记录模拟实验过程和结果，及时进行整理；
7）分析模拟结果的精确性以及与天然实体的相似程度，若达不到要求，可重复上述各个步骤；
8）合理地将模拟结论用于实际问题。
构造模拟的历史由来已久。1894年，Willis通过褶皱形成机制的物理模拟实验，阐述了北美洲阿巴拉契亚山脉的成因机制，所设计的实验装置是单侧挤压，实验材料为蜂蜡（wax）、松脂（turpentine）和石膏（plaster）。而后，Rambery利用离心机实验技术开展了大陆、大洋和造山带演化模式的物理模拟实验；李四光（1965）开展了压力、张力和扭力与构造变形和造山带分布规律的黏土模拟实验；Tapponnier（1986）等利用一个11 cm×30 cm的矩形透明塑料盒作为实验材料容器，镙杆千斤顶（screw jack）作为施加力的主要部件，用黄色和紫色相间的塑性黏土制成可变形的矩形模型块，开展了印度板块与欧亚板块碰撞的构造变形的物理模拟实验；Zhang等通过改变实验材料的密度值实施了仰冲与俯冲机制的物理模拟实验；许志琴等（1986）开展了陆内俯冲的模拟实验；Devy和 Cobbold 开展了岩石圈缩短与造山运动的模拟实验；Shemendach报道了通过俯冲带演化过程的物理模拟实验获得的最新见解；单家增（1999）探讨了造山带的动力学成因机制，并用物理模拟方法模拟了陆-陆碰撞造山带形成和演化的物理过程，并据此论证其动力学成因机制，定量给出了在地幔对流驱动力派生的拖曳力和板块运动产生的水平压缩力，以及其他附加力的联合作用下，地壳与岩石圈水平缩短和垂直增厚的比值关系，从构造物理学角度分析和审视了这一重要构造事件。
在此我们将采用构造物理模拟方法来检验我们对三江中段岩石圈正交叠加构造演化动力学的一些认识。
❷ 物理模拟和数学模拟的差别是什么
物理模型和数学模型都是仿真的手段，物理模型是通过接入实际的模型进行仿真实验，数学模型是在对问题分析的基础上采用数学公式、图表以及软件虚拟仿真，从而为实际工程应用提供参考和实时修改，减少实际应用过程对物理器件的耗损和方便及时修正、调试。
❸ 模拟法（物理模拟）
（一）模型的相似基础
1.相似模型
（1）理论基础
模拟法（物理模拟）是用相似模型再现渗流场（原型）渗流动态和过程的试验方法。模拟的相似基础是以模型与原型的数学方程相同与定解条件相似为基础。描述渗流场中任一点的渗流服从达西定律
V=-KgradH （7-1）
式中：K为含水层的渗透系数，它反映该点的渗流速度V与水头梯度gradH成正比。
这种数学形式同样可以反映下列物理现象的变化规律：
1）黏性流体在窄缝槽或阻力管网络中流动的层流定律：这时，V为流场中任一点平均流速，K为透水系数，gradH为压力梯度（水力坡度）。
2）电流在导电介质中传导的欧姆定律：这时，V为电场中某点的电流强度，K为导电系数，gradH为电位梯度。
3）热流在导热介质中传输的傅立叶定律：这时，V为温度场中任一点的热流通；K为导热系数；gradH为温度梯度。
4）应力场中薄膜横向变形与剪力关系也可用上式表示。
这种相同的数学形式表明，渗流和这些物理量都遵守同样的规律。若能给出相似的定解条件，则它们应有相似的解。因此，利用这些模型的相似解，可以模拟多孔介质中渗流定律。
（2）相似模型的优点
1）可将渗流域的几何尺寸缩小，便于整体上把握渗流的分布特征；
2）加快渗流的演变速度，将几年甚至几十年的渗流过程在模拟的模型中用几分钟甚至几秒钟就可完成；
3）模型制备简单，便于调控与测量，也可改变某些变数量和参数的数量级，以提高测量精度。
2.相似条件
利用模型再现渗流区（原型）动态和过程的依据是：原型与模型这两个系统中的物理现象具有相近的数学模型（微分方程形式相同，定解条件相似）。
（1）微分方程形式相同
在原型中，渗流场内任一点的水头微分方程为：
地下水动力学
各种模型中物理量描述的微分方程与式（7-2）有相似的形式。
例如，在电模拟模型中，电流在导电介质中传导时，电位的分布方程与式（7-2）的形式相同。这时的参数μs和K分别为电容和导电系数，gradH为电位梯度，t为时间。
（2）定解条件相似
1）几何相似：两种模型对应点的坐标或对应长度应固定比值，即长度、面积、体积比值为固定值。
地下水动力学
式中：xm，ym，zm，lm分别为研究点在模型上的坐标及距原点的距离；x，y，z，l分别为研究点在渗流场中的坐标及距原点的距离；al为模型与原型的长度比值；aF为模型与原型的面积比值，aV为模型与原型的体积比值。
2）时间相似：原型与模型可同步进行，但大多数要求模型过程要加快，所以要求时间固定比值，即
地下水动力学
3）参数相似：其物理参数保持线性关系，如渗透系数的比例值为：
4）初值相似：对应物理量的初值应保持固定比值。
5）边值相似：对应物理量及其导数在边界上分布的边值应保持固定比；当边值随时间变化时，要求保持边值的时间相似。
原型与模型相似的充分和必要条件是：微分方程形式相同及对应的物理量应保持固定比值，这也是建立模型及模拟渗流规律的相似基础。
3.相似比例
物理量间固定比值的确定是设计模型的准则，是模型成败的关键，也是将模拟的结果转变为物理量的依据。确定相似比例的常用方法有两种：
1）量纲分析法：仅知道系统的主要变量及参数，但不知道微分方程时采用。
2）方程分析法：既知道主要参数又知道微分方程时采用。
现以均质各向同性介质中非稳定流问题为例说明方程分析法。
已知原型的方程为：
地下水动力学
砂槽模型中非稳定流方程为：
地下水动力学
取比值：
地下水动力学
将比值代入原型：
地下水动力学
若下式成立：
地下水动力学
则式（7-6）与式（7-4）形式相同，可直接求各项比例值。
在确定相似比值时可任选3个，其余的可用式（7-7）求出。
（二）砂槽（渗流槽）模拟
1.渗流槽的结构
图7-1 渗流槽结构图
（据李俊亭等，1987）
（a）纵剖面图；（b）纵后视图；（c）横剖面图
1—槽首；2—槽身；3—槽尾；4—水源；5，6—各为槽首、槽尾溢水设备；7—进水截门；8—量筒
渗流槽的结构如图7-1所示。渗流槽由槽首、槽身和槽尾3部分组成。为了控制上、下游的水位，槽首和槽尾均有溢水设备。槽身侧面安装有机玻璃便于观测，另一侧面安装测压管。实验时，水由槽首（上游）供给，经槽身（模型）再由槽尾流出。模型流量用槽尾安装的量计或用体积法测定。根据渗流场含水介质的不同，渗流槽可设计成不同的形状。对于平面渗流问题，可采用矩形槽，而径向流则采用扇形或圆形渗流槽。
2.模拟试验的基本原理
其几何相似、运动相似、动力相似等所涉及长度比例（
3.渗流模拟的优缺点及成果应用
渗流模拟的优点在于能直接观测流体在模型中的运动状态，直观且计算简单，如用式（7-8）可计算渗流场的流量。缺点是模型制作较为复杂、笨重且某些运动要素的测量比较困难。
渗流量计算式为：
地下水动力学
式中：Q为用模型求的渗流量（m/h）；aK为渗透系数比例值（3
（三）电模拟（连续介质电模拟）
1.模拟设计简述
连续介质电模拟模型所采用的导电介质有固体、液体及胶体三大类。通常采用的导电材料有自来水、硫酸铜溶液、氯化钠溶液、导电纸及动物胶等。模拟模型边界材料的选择除考虑边界性质的要求外，还应考虑模型本身的材料性质。如导电介质采用导电纸，当为隔水边界时，就直接利用空气（将导电纸剪成所需的模型样式即可），而已知水头边界可采用金属箔条。
在导电介质和边界材料选定后，认真对被模拟水文地质实体进行概化，既要充分反应渗流区的水文地质条件，也要使模型尽可能简单。例如，水工建筑坝下渗透平面渗流问题：
1）坝体修建在有限厚度透水岩层上时，模型的长度（L）可采用下式截取：
L=Lb+（3～4）M
式中：L为模型截取长度；Lb为建筑物地下轮廓的水平投影长度；M为有限厚度透水层的厚度。
2）当坝体修建在很厚、很大的透水层上时，由于深部的流线形状接近半圆形，且渗流速度不大，这时模型可截取为半圆形。圆心近似位于建筑物地下轮廓的中心，模型半径为：R≥1.5Lb。
2.实验、资料整理和成果应用
通常电模拟试验的主要任务是确定渗流量和绘制渗流场的流网。欲获得流网，首先要获得等水头线和流线。等水头线是利用惠斯登电桥和欧姆定律，在模型上求得等电位线和电力线后，进而获得与模型对应的渗流区流网。模拟模型资料的取得方法如下：
1）利用模拟模型获得等水头线，用下式求流量（Q）：
地下水动力学
式中：Hr为上、下游水头差，亦称作用水头（Hr=H1-H2）；Rm为模型试验进行时测定的电阻；ρ为导电介质电阻率；a为线性比例常数（l
2）利用二维电模拟模型试验获得资料，求渗流区单宽流量（q）：
地下水动力学
式中：δ为导电介质宽度；其他符号见上式。
如图7-2所示，利用坝下流网图，计算渗流量。在流网中任取一网格，若该网格的平均渗流长度（以中间流线为准）为ΔSi，相邻两流线间的宽度（中间等水头线为准）为ΔLi，相邻两等水头线间的水头差为ΔHi，用（qi）表示通过该网格的单宽流量，则：
地下水动力学
图7-2 坝下流网图
1—坝体；2—流线；3—等水头线；4—板桩
整个渗流区的单宽流量是沿等水头线方向上各网格单宽流量之和，即
地下水动力学
式中：m是沿等水头线方向的网格数（图7-2中的m网格数为5）。沿流线方向的网格数为n，
❹ 物理模型的概念
1．概念模型
含义：指以图示、文字、符号等组成的流程图形式对事物的规律和机理进行描述、阐明。例如光合作用示意图、中心法则图解、免疫过程图解、过敏反应机理图解、达尔文的自然选择学说的解释模型、血糖平衡调节的模型等。概念模型的特点是图示比较直观化、模式化，由箭头等符号连接起来的文字、关键词比较简明、清楚，它们既能揭示事物的主要特征、本质，又直观形象、通俗易懂。
2．物理模型
含义：根据相似原理，把真实事物按比例放大或缩小制成的模型，其状态变化和原事物基本相同，可以模拟客观事物的某些功能和性质。如生物体结构的模式标本、细胞结构模式图、减数分裂图解、DNA分子双螺旋结构、生物膜流动镶嵌模型、食物链和食物网等。物理模型的特点是：实物或图画的形态结构与真实事物的特征、本质非常相像，大小一般是按比例放大或缩小的。
3．数学模型
含义：用来定性或定量表述生命活动规律的计算公式、函数式、曲线图以及由实验数据绘制成的柱形图、饼状图等。如组成细胞的化学元素饼状图，酶的活性受温度、酸碱度影响的曲线，光合作用中随光照强度、温度、CO2等条件变化时光合作用强度的变化曲线，有丝分裂和减数分裂过程中染色体、染色单体以及DNA数量的变化规律，碱基与氨基酸的对应关系，基因分离定律和自由组合定律的图表模型，用数学方法讨论种群基因频率的变化，探究自然选择对种群基因频率的影响，同一植物不同器官对生长素浓度的反应曲线，“J”型种群增长曲线的数学模型和公式Nt＝N0λt，能量金字塔等。
❺ 大学物理实验什么是模拟法,模拟法适用的条件是什么
模拟法：模拟法和类比法很近似.它是在实验室里先设计出于某被研究现象或过程（即原型）相似的模型,然后通过模型,间接的研究原型规律性的实验方法.先依照原型的主要特征,创设一个相似的模型,然后通过模型来间接研究原型的一种形容方法.根据模型和原型之间的相似关系,模轿敏拟闭镇枝法可分为物理模拟和数学模拟两种.
模拟法的旅厅适用PID运算控,和模拟量控制
❻ 计算机辅助设计中物理模拟是什么
模拟零件间的空间运动情况。物理模拟是一个在Windows环境下进行机械设计的软件。物理模拟能够模拟真历渗实的零件间的空间运动情况。除了模拟真实的零件间的空间运动情况的功能外，还能计算每1个零拿陆件的状态属性，比如速度，加速度，能量，动能。消烂顷
❼ 什么叫模拟，物理模拟，数值模拟
模拟，用通俗的话来说，就是用近似的简化的模型或者数据，去模仿真实的情况，并试图找出最简单的办法去解决现实中的问题。