gmtflexure

贡献者:: 周茂
最近更新日期:: 2022-06-21

官方文档:: gmtflexure
简介:: 计算 2-D 载荷产生的力，弯矩和挠曲变形

gmtflexure 使用一系列可选选项，例如边界条件等信息计算二维载荷的挠曲变形。该模块的解是对微分方程进行有限差分近似获得的。该模块的 Z 轴是朝下的，因此，正的地形载荷等将会产生正的变形。

语法

gmt flexure -Drm/rl[/ri]/rw -ETe[k]|D|file -Qargs [ -A[l|r]bc[/args] ] [ -Cp|yvalue ] [ -Fforce ] [ -L ] [ -M[x][z] ] [ -S ] [ -Twfile] [ -V[level] ] [ -Wwd[k]] [ -Zzm[k]] [ -bibinary ] [ -bobinary ] [ -dnodata[+ccol] ] [ -eregexp ] [ -hheaders ] [ -iflags ] [ -oflags ] [ --PAR=value ]

必选选项

-Drm/rl[/ri]/rw: 设置地幔（mantle），载荷（load），填充物（infill）和水（water）的密度，其中填充物的密度是可选的，不指定时默认和载荷密度相等，这里的水准确的说为介质，当载荷位于海洋时，水的密度为海水的密度，当载荷位于陆地时，水的密度即设置为空气密度，各参数的具体含义见 grdflexure 中的图示。

-ETe[k]|D|file: 设置弹性板（通常为岩石圈/地壳）厚度，默认单位为 m， k 表示单位为 km。如果弹性板厚度的值超过了 1e10，认为该值超过岩石圈有效弹性厚度的实际范围，GMT 将其认为是抗挠刚度 D ，而不是弹性板厚度（默认情况下 D 由有效弹性厚度 Te ，杨氏模量和泊松比计算，见 -C 参数）。另外，还可使用该选项提供一个包含弹性厚度或抗挠刚度的文件 file ，该文件必须与 -Q 给定的文件具有相同的配准方式。

-Qn|q|t[args]

对垂直方向载荷体的设置。

-Qn 表示没有输入载荷文件，挠曲变形只通过 -A 设置的边界条件驱动。如果没有通过 -E 选项指定弹性厚度或者抗挠刚度文件，还需指定计算的位置
-Qq[loadfile] 指定载荷体文件，载荷体通过等距的位置和在该位置上的压强（单位为 Pa）给出
-Qt[topofile] 指定载荷体文件，载荷体通过位置和在该位置上的地形的厚度给出，单位默认为 m，地形单位见 -M

可选选项

-A[l|r]bc[/args]

设置边界条件， l 和 r 分别为左右边界。 bc 可设置为下面四个值，假设挠曲变形为 w = w(x)，' 表示导数：

0 无穷大边界，w’ = w’’ = 0
1 周期边界，w’ = w’’’ = 0
2 Clamped 边界，args 为单个数字，挠度的端点值为 args ，即 w(end) = args，[默认为 0]， w’ = 0
3 自由边界，args 为 moment/force ，指定端点的弯矩和垂直剪切力，默认为 0/0

使用国际单位作为默认单位。

-Cp|yvalue: 分别使用 p 和 y 修改泊松比的默认值 [0.25] 和杨氏模量的默认值 [7.0e10 N/m^2]

-Fforce: 设置恒定的水平方向内力，单位为 Pa m [0]

-L: 使用一个可变的恢复力，该力取决于挠曲变形

-M[x][z]: 指定载荷体的单位，x 表示所有的 x 方向的距离以 km 为单位； z 表示垂直方向的形变以 km 为单位

-S: 计算对应挠曲的曲率，将结果放在第三列

-Twfile: 提供一个预先存在的变形文件 [默认不存在变形]

-V[level] (more …): 设置 verbose 等级 [w]

-Wwd[k]: 设置水深，默认单位为 m, k 表示单位为 km，该值必须为正，默认值为0。任意地面上的地形（非海洋中）都会与 -D 设置的密度进行缩放，以补偿（海）水与空气的密度差异。

-Zzm[k]: 指定挠曲变形的参考深度 zm ，单位为 m，追加 k 表示单位为 km，必须为正值，默认值为 0。在输出前将 zm 加到挠曲变形上。

-bi[ncols][type][w][+l|b] (more …): 设置二进制输入数据的格式

-bo[ncols][type][w][+l|b] (more …): 设置二进制输出的数据格式

-d[i|o]nodata (more …): 将输入数据中等于 nodata 的记录替换为 NaN，或将输出数据中值为 NaN 的记录替换为 nodata

-e[~]“pattern” | -e[~]/regexp/[i] (more …): 筛选或剔除匹配指定模式的数据记录

-h[i|o][n][+c][+d][+msegheader][+rremark][+ttitle] (more …): 跳过或生成指定数目的头段记录

-icols[+l][+sscale][+ooffset][,…][,t[word]] (more …): 设置输入数据列及简单变换（0表示第一列，t 表示文本列）

-ocols[,…][,t[word]] (more …): 设置输出数据列（0表示第一列，t 表示文本列）

-^ 或 -: 显示简短的帮助信息，包括模块简介和基本语法信息（Windows下只能使用 -）
-+ 或 +: 显示帮助信息，包括模块简介、基本语法以及模块特有选项的说明
-? 或无参数: 显示完整的帮助信息，包括模块简介、基本语法以及所有选项的说明
--PAR=value: 临时修改GMT参数的值，可重复多次使用。参数列表见配置参数

单位说明

-M 选项控制着所有的输入输出文件中的单位。但是，和命令行选项 -E ， -W 和 -Z 的单位无关，除非附加了 k 表明以 km 作为单位，默认情况下，都以 m 为单位。

挠曲说明

本模块使用有限差分来求解弹性板（即岩石圈或地壳）的挠曲。这种方法可以用于可变刚度，不同的恢复力，以及存在预变形和不同的边界条件等情况。

示例

计算 topo.txt 地形载荷形成的弹性形变，弹性板的厚度为 10 km，密度为典型的地壳密度:

gmt flexure -Qttopo.txt -E10k -D2700/3300/1035 > flex.txt

参考文献

Bodine, J. H., 1980, Numerical computation of plate flexure in marine geophysics, Tech. Rep. CU-1-80, Columbia University.