颗粒材料双轴试验离散元数值模拟(英文)

为了得到颗粒材料的力学参数与试验条件之间的关系, 选取5组粒径范围的颗粒材料, 利用离散元方法生成初始试件, 并数值模拟了其双轴试验, 分析了不同围压对材料弹性模量和强度的影响, 以及不同加载速率下材料的弹性模量、泊松比和强度的变化规律。提取了围压为10MPa与加载速率为0.03m.s-1时5组试件的应力-应变曲线, 从微观角度给出了荷载作用后试件中的裂缝分布。模拟结果表明: 随着围压的增大, 5组试件的弹性模量和强度增大, 增长趋势相对平缓, 但粒径为9.50~13.20mm的试件出现较大波动; 加载速率与弹性模量、泊松比、强度和裂缝初始应力基本呈二次多项式关系, 最小判定系数为0.9009, 最大为0.9959;在5组试件中, 随着粒径的增大, 由应力-应变曲线得到的应力峰值减小。     

基于颗粒流离散元方法的行人动力学 模型及仿真研究

离散元方法是分析和求解复杂离散颗粒系统问题的一种高效力学数值模拟方 法,对于提高目前行人动力学模型中的求解效率,细致刻画行人运动中的力学关系具有 优势.本文利用颗粒接触理论中的软球模型描述行人的接触及挤压行为,以现有社会力模 型中的主观运动力作为外部输入,构建了基于颗粒流理论的行人运动模型,并在离散元 EDEM仿真平台上实现.通过对不同密度条件下行人运动行为及平均速度的仿真及统计, 对比实测数据,验证了模型的有效性;通过对比不同仿真平台的计算速度,验证了算法的 高效性.研究结果表明：模拟得到的行人流在不同密度下的行为符合现场观测,模拟所得 行人平均速度数据与实测数据基本吻合,所建模型具有较高计算效率.因此,基于颗粒流 理论的离散元方法能够实现对行人运动的模拟,且具有进一步的研究价值.     

沥青结合料离散元模型

基于Burgers流变模型,可以利用中心差分法建立并推导沥青结合料的离散元模型,并可使用二维颗粒流模拟程序(PFC2D)实现从数值上预估沥青结合料的流变特性.该模型和PFC2D预测结果的高可靠性均得到了充分的验证.     

沥青结合料离散元模型

基于Burgers流变模型,可以利用中心差分法建立并推导沥青结合料的离散元模型,并可使用二维颗粒流模拟程序（PFC2D）实现从数值上预估沥青结合料的流变特性。该模型和PFC2D预测结果的高可靠性均得到了充分的验证。     

颗粒离散元分层建模法及颗粒尺寸效应

离散元分析方法是研究岩石力学行为、完善岩石力学基础理论的重要工具之一,为提高颗粒离散元法模拟室内岩石力学及大规模工程尺度试验的精确度,提出分层建模法,该方法对岩石或岩体关注区域采用小尺寸颗粒进行精细化模拟,外侧非重点关注区域采用大尺寸颗粒建模以扩大计算区域.采用分层建模法进行单轴压缩、巴西劈裂试验并与常规建模计算结果进行对比,初步验证了分层建模法模拟室内力学试验的可行性.研究结果表明：分层建模法与常规建模一样受颗粒尺寸效应影响,但可以减少颗粒流模型中的颗粒数量,计算效率提高50%以上;分层模型的单轴抗压强度和起裂应力分别与外层对应的常规模型相比,最多仅减小2.7%和1.9%,匹配单轴抗压强度时可先以外层材料常规模型作参照,单轴抗压强度和起裂应力的变异系数（coefficient of variation,COV）普遍大于常规模型,但依然在2%的可接受范围内;分层模型中粒径分布的不均匀性对模型弹性阶段的变形性质影响较小,分层模型的弹性模量与外层对应的常规模型相比减小1.3%～2.3%;分层模型的巴西劈裂抗拉强度与外层对应的常规模型增大了1.32%～2.35%,宏观破裂特征与小粒径常规模型...     

滑动摩擦系数的离散元数值模拟与分析

针对滑动摩擦的研究现状及存在的问题进行了简单叙述,将离散元理论引入滑动摩擦研究,应用基于该理论的三维颗粒流数值模拟软件（PFC3D）建立了滑动摩擦模型,重点分析了接触压力、表面粗糙度和相对滑动速度等因素对滑动摩擦系数的影响,模拟结果与经典摩擦理论结论进行了对比和讨论,最后给出了进一步研究的一些建议。     

用离散元方法研究颗粒外形对摩擦机理的影响

为了揭示颗粒外形对无粘性散体摩擦机理的影响,将无粘性颗粒材料之间的摩擦作用分解为颗粒间宏观咬合和微观咬合摩擦,运用不规则外形颗粒离散元建模方法,进行撞击模拟和自然安息角模拟,研究颗粒外形对微观咬合摩擦和宏观咬合作用的影响.数值计算结果表明,不规则外形颗粒集料摩擦因数近似为接触面摩擦因数的2倍,椭球体集料摩擦因数与接触面摩擦因数近似相等;颗粒外形不同使得颗粒运动状态呈现出滑动或滚动特征,并影响其宏观咬合特性及颗粒集料的摩擦性能.     

沥青混合料劈裂试验的颗粒流程序模拟研究

为了从细观角度模拟分析沥青混合料的低温开裂行为,选取了4种集料类型、4种矿料级配类型,运用颗粒流程序PFC2D内置"Fish"语言,重构了包含沥青砂浆和粗集料在内的沥青混合料细观数字试件,采用离散元方法实施了虚拟劈裂试验。研究结果表明:离散元模拟得到的劈裂抗拉强度与室内试验结果的匹配程度较好;试件在加载至峰值荷载前,内部已萌生一定数量微观裂纹,极值点荷载后微观裂纹数量大幅增加;高强度集料组成的混合料基本沿着集料与砂浆的界面发生破坏,低强度集料则部分会被裂纹贯穿;基于颗粒流程序的虚拟劈裂试验可以作为研究沥青混合料断裂特征的辅助手段。     

基于颗粒离散元的土质路基高边坡破坏机制研究

土质路基高边坡稳定性问题一直困扰着岩土工作者,国家铁路及公路工程每年在路基高边坡治理方面花费巨大。结合京港澳高速公路小河段路基高边坡工程,基于颗粒离散元PFC^2D,通过双轴标定试验,建立了细观参数与小河段路基高边坡土体宏观参数对应关系,将其引入到数值边坡模型,从大变形层面分析小河段边坡滑坡破坏特征及运动特征。研究分析发现：高边坡滑动过程呈现逐级差异破坏,边坡以上部土体出现拉裂开始,而后下部土体从坡脚剪出,最后中间土体不断出现拉裂纹,呈块体形态。     

地震作用下松散堆积体崩塌的颗粒流数值模拟

应用基于离散单元法理论的二维颗粒流数值模拟程序,探讨了松散堆积体在地震诱发作用下的崩塌过程与规律.通过改变堆积体底部边界的角度模拟不同地震烈度对松散堆积体崩塌规律的影响,并将数值模拟结果与离心模型试验结果进行了比较.结果表明:在地震诱发作用下,松散堆积体的崩塌量占崩塌总量的比重,5度地震烈度时约为5%,偏离临界休止角不到1.0°;6度和7度地震烈度时为18%左右,偏离临界休止角1.0°～2.0°;而 8度地震烈度时约为45%,已远远偏离临界休止角近10°.研究结果可供山区道路边坡抗震设防及崩塌体对道路、河流的阻塞评价参考.     

Discrete Element Simulation of Asphalt Mastics Based on Burgers Model

Introduction With the rapid development of highway construc-tions, the performances of asphalt mixtures haveattracted considerable attention. Asphalt mastic is themost important component that affects the perform-ances of asphalt mixtures, and lots of res…     

基于有限元理论的行人流社会力仿真模型改进研究

社会力微观行人仿真模型能够体现行人真实运动情况,但其在模拟拥挤状态下的行人运动时存在失真及运算效率低的问题。为此引入有限元分析方法,从模型和算法两方面对社会力模型进行改进,提出基于有限元理论的方法与求解步骤。最后应用该方法对通道内双向行人交通流进行仿真模拟,验证其可行性。     

基于社会力模型的无车道划分异质交通流研究

考虑当前针对无车道划分时的交通流特性研究较少,而且没有考虑车辆类型的异质性,因此本文基于社会力模型提出了一个无车道划分异质交通流模型.利用仿真软件Matlab搭建仿真平台,分析所建立模型的特性,以及道路条件、大车比例对交通流的影响.结果表明,本文所建立的交通流模型能有效地模拟无车道划分情况下的异质交通流特征.在无车道划分时,道路通行能力和平均速度会随着道路宽度减小而减小,当道路宽度小于7m时,通行能力会急剧下降.当交通流密度比较低时,增加大车比例对道路通行能力和平均速度影响很小;当交通流密度比较高时,大车比例的增加会降低道路通行能力,但交通流会变得更加稳定.     

基于FLUENT软件的小水线面双体船粘性流数值模拟

利用计算流体力学商业软件FLUENT对一实尺度小水线面双体船(SWATH)数学船型的粘性绕流进行了数值模拟，得到了不同航速下的船体表面总压力、表面剪切应力分布和相应的粘性阻力系数；将各航速下的粘性阻力计算结果和经验公式估算结果作了比较，验证了FLUENT用于计算小水线面双体船三维粘性流和粘性阻力的有效性．     

The Numerical Integration of Discrete Functions on a Triangular Element

With the application of Hammer integral formulas of a continuousfunction on a triangular element, the numerical integral formulas of some discrete functions on the element are derived by means of decomposition and recombination of base functions. Hammer integral formulas are the special examples of those of the paper.