碎石料直剪实验的组合颗粒单元数值模拟 被引量：16

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作者 严颖 季顺迎 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2009年第1期1-7,共7页

通过构造三维组合颗粒单元来描述颗粒间的互锁效应,对非规则颗粒材料的力学行为进行了离散元数值模拟,并通过碎石料的直剪实验进行了验证。该组合颗粒的质量与碎石块具有相同的概率分布特性,其几何形态则由不同数目、镶嵌尺寸、组合方... 通过构造三维组合颗粒单元来描述颗粒间的互锁效应,对非规则颗粒材料的力学行为进行了离散元数值模拟,并通过碎石料的直剪实验进行了验证。该组合颗粒的质量与碎石块具有相同的概率分布特性,其几何形态则由不同数目、镶嵌尺寸、组合方位和粒径的球形颗粒进行随机构造。组合颗粒单元在局部与整体坐标之间的转动、力矩和方位关系通过四元素方法进行确定;颗粒之间的作用力采用具有Mohr-Coulomb摩擦定侓的Hertz-Mindlin非线性接触模型,并考虑了非线性法向粘滞力的影响。在不同的法向应力下,对碎石料在直剪实验中的剪切应力和剪胀现象进行了离散元模拟,计算结果与实测结果相吻合;此外,在不同的法向应力和接触摩擦系数下,对碎石料的有效摩擦系数进行了计算和讨论。本文工作验证了组合颗粒单元在非规则颗粒材料的离散元模拟中的可行性。 展开更多

关键词 直剪实验 离散元方法 组合颗粒单元 非规则碎石 四元素法

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颗粒离散单元法动力人工边界设置方法 被引量：2

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作者 周兴涛 盛谦 +3 位作者 崔臻 冷先伦 付晓东 马亚丽娜 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2671-2680,2690,共11页

采用颗粒离散单元法进行动力计算时,人工截断边界上需设置吸收边界条件,以防止波的反射。鉴于颗粒离散单元数值计算模型的人工边界上颗粒单元半径大小不一、边界面凸凹不平,在连续介质的黏性、黏弹性、自由场边界条件方程基础之上,推导... 采用颗粒离散单元法进行动力计算时,人工截断边界上需设置吸收边界条件,以防止波的反射。鉴于颗粒离散单元数值计算模型的人工边界上颗粒单元半径大小不一、边界面凸凹不平,在连续介质的黏性、黏弹性、自由场边界条件方程基础之上,推导出适用于离散介质的等效方程。在离散介质的黏性边界条件等效方程中引入微调系数,提出比值迭代法以快速确定其最优值,以实现对波的最佳吸收。采用二维颗粒离散单元计算软件PFC2D,分别建立黏性、黏弹性、自由场边界条件相关数值分析模型,探讨颗粒分布模式对黏性边界上颗粒单元半径、速度分布及比值迭代过程的影响;采用外源波动算例及经典Lamb问题算例验证黏弹性边界设置方法的正确性;通过隧洞算例检验提出的自由场边界条件设置方法的正确性。 展开更多

关键词 颗粒离散单元法 动力人工边界 黏性边界 黏弹性边界 自由场边界

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基于改进颗粒簇单元的卸粮宏细观机理模拟 被引量：2

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作者 冯永 原子然 《中国粮油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期69-76,共8页

传统PFC模拟卸粮均采用单一ball单元模型,不能准确反映小麦等不规则粮食卸粮过程中的宏细观力学机理。本研究建立了由clump单元和ball单元组成的改进颗粒簇单元,以室内卸粮物理模型试验为基础进行数值计算,并和传统模型的模拟结果进行... 传统PFC模拟卸粮均采用单一ball单元模型,不能准确反映小麦等不规则粮食卸粮过程中的宏细观力学机理。本研究建立了由clump单元和ball单元组成的改进颗粒簇单元,以室内卸粮物理模型试验为基础进行数值计算,并和传统模型的模拟结果进行对比分析。研究表明:(1)在宏观仓壁压力方面,改进颗粒簇单元模拟所得结果与传统ball模型相比,误差降低了17.9%;(2)在颗粒细观结构方面,改进模型的颗粒堆积孔隙率下降了3.07%,而配位数增大了27%,模拟误差降低了3.12%;(3)改进模型接触力数量增加了96.3%,接触力链分布更均匀密集,能清晰反映瞬时拱此消彼长的动态变化。本研究建立的改进颗粒簇单元提高了模拟的准确度,能客观反映卸粮过程的侧压力、颗粒结构、细观力学参数动态变化。 展开更多

关键词 改进颗粒簇单元 PFC数值模拟 颗粒形态 宏细观力学机理

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岩石圆盘径向压缩破坏的Voronoi子块体单元DDA方法模拟 被引量：2

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作者 周大波 甯尤军 +1 位作者 李春玉 王大国 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期294-301,共8页

非连续变形分析(DDA)方法是计算离散可变形块体系统力学行为的数值计算方法,可通过子块体单元DDA方法模拟岩石的开裂破坏。考虑到Voronoi多边形颗粒与细观尺度下岩石矿物晶粒形态的相似性,提出一种基于随机圆的Voronoi颗粒单元模型生成... 非连续变形分析(DDA)方法是计算离散可变形块体系统力学行为的数值计算方法,可通过子块体单元DDA方法模拟岩石的开裂破坏。考虑到Voronoi多边形颗粒与细观尺度下岩石矿物晶粒形态的相似性,提出一种基于随机圆的Voronoi颗粒单元模型生成方法;并通过完整及带预制裂纹岩石圆盘径向压缩破坏的模拟,验证岩石破裂问题Voronoi子块体单元DDA模拟方法的适用性。结果表明,当子块体单元数较小时,圆盘表现出更高的整体强度;随着子块体单元数的增大,起裂处位置更接近真实,开裂破坏路径更清晰;子块体单元数较大时不同倾角预制裂纹圆盘破坏的模拟结果与实验结果高度吻合,并能有效反映圆盘中心加工小孔对开裂破坏路径的影响。使用Voronoi子块体单元DDA方法能够有效模拟岩石的开裂破坏过程,为进一步开展基于Voronoi颗粒单元模型的岩石开裂破坏模拟创造了条件。 展开更多

关键词 岩石圆盘 开裂破坏 Voronoi颗粒单元 非连续变形分析(DDA)

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颗粒离散元数值模拟中的宏细观接触力计算方法 被引量：1

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作者 关岩鹏 张玉芳 +1 位作者 刘晓丽 王恩志 《铁道建筑》 北大核心 2019年第5期85-88,共4页

基于颗粒离散单元模拟理论,提出一种在宏观层面定量化描述颗粒离散单元法中接触力的方法。构造到各个颗粒的切线长度相等的点集,可以形成一个平面图。该平面图的"边"可表示2个颗粒之间的接触。在二维情况下,宏观接触面可以用... 基于颗粒离散单元模拟理论,提出一种在宏观层面定量化描述颗粒离散单元法中接触力的方法。构造到各个颗粒的切线长度相等的点集,可以形成一个平面图。该平面图的"边"可表示2个颗粒之间的接触。在二维情况下,宏观接触面可以用图论中的"路"来表示。将颗粒之间细观接触力的值作为平面图中边的权重,则颗粒集合体的宏观接触力可以通过计算表征宏观接触的"路"内部的"边"的权重矢量和来得到。以一个边坡工程为实例,比较传统理论法的计算结果与本文方法的差异,发现计算结果基本一致,且本文的计算结果更能反映岩土体内部接触力分布不均的特点。 展开更多

关键词 铁路路基 接触力 数值计算 颗粒离散单元 宏细观 边坡稳定

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一种基于现代夯土材料黏聚力的孔隙率测算方法

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作者 梁智鹏 于沈尉 蒋蔚 《北京建筑大学学报》 2024年第5期19-28,共10页

孔隙率是影响现代夯土材料热工性能的重要参数,但目前常用排水置换法测得孔隙率结果误差较大,而压汞法不能高效地测得材料孔隙率,不利于现代夯土材料热工性能的量化评估。根据固体间分子吸引理论,构建了一种基于现代夯土材料黏聚力的孔... 孔隙率是影响现代夯土材料热工性能的重要参数,但目前常用排水置换法测得孔隙率结果误差较大,而压汞法不能高效地测得材料孔隙率,不利于现代夯土材料热工性能的量化评估。根据固体间分子吸引理论,构建了一种基于现代夯土材料黏聚力的孔隙率测算方法,并结合试验进行了验证,结果表明现代夯土材料的黏聚力与孔隙率之间存在对数函数关系。通过公式,得到计算孔隙率平均误差为7.06%,验证了计算结果的合理性。 展开更多

关键词 黏聚力 孔隙率 颗粒单元 直剪试验 颗粒间吸引力

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铁路道床振动特性的三维离散元分析 被引量：21

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作者 肖宏 高亮 侯博文 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2009年第9期14-17,共4页

研究目的:铁路碎石道床是一种典型的散粒体结构,为突出考虑道砟颗粒的散体特性,运用离散元法建立轨枕-道床空间耦合的颗粒流模型。通过加载高速列车动荷载时域谱,研究铁路道床在高速行车条件下的振动特性和道砟颗粒的动态响应。研究结论... 研究目的:铁路碎石道床是一种典型的散粒体结构,为突出考虑道砟颗粒的散体特性,运用离散元法建立轨枕-道床空间耦合的颗粒流模型。通过加载高速列车动荷载时域谱,研究铁路道床在高速行车条件下的振动特性和道砟颗粒的动态响应。研究结论:通过建模和计算,将计算结果与已有试验结果相对比,验证了模型的正确性;在此基础上对铁路道床的振动特性进行分析,结果表明:动荷载作用下道砟之间的接触力按近似45°角的规律传递;相邻轨枕下方道砟颗粒的振动加速度和道砟接触力存在振动叠加作用,道砟颗粒的振动加速度、道砟接触力及道砟颗粒动位移随道床深度的增加而递减。 展开更多

关键词 离散元 颗粒单元 道床 振动特性

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中主应力对砂土强度影响的细观机制研究 被引量：7

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作者 迟明杰 李小军 +2 位作者 周正华 赵纪生 周国良 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期3751-3757,共7页

基于简化的颗粒单元体模型,分析总结了颗粒单元体的基本特点,针对中主应力对砂土强度的影响,重点分析了颗粒单元体之间的相互影响特点。对以往的真三轴试验结果进行了总结,得到了中主应力对砂土强度影响的规律,结合颗粒单元体的两种基... 基于简化的颗粒单元体模型,分析总结了颗粒单元体的基本特点,针对中主应力对砂土强度的影响,重点分析了颗粒单元体之间的相互影响特点。对以往的真三轴试验结果进行了总结,得到了中主应力对砂土强度影响的规律,结合颗粒单元体的两种基本状态及其特点、大孔隙与颗粒单元体结构孔隙的特点以及颗粒单元体间相互影响的特点,揭示了中主应力对砂土强度影响规律的细观物理机制。这些规律包括:松砂的强度随着中主应力的增大是逐渐提高的;密砂随中主应力的增大,强度先提高,当中主应力接近大主应力时,却引起强度的降低;砂土越密实,强度平台段越长;在中主应力接近小主应力阶段,强度随中主应力的增大而提高的快慢与砂土的密实程度有关。 展开更多

关键词 砂土 中主应力 强度 颗粒单元体 细观力学

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特厚煤层综放开采顶煤遗失机理及放煤步距优化数值模拟研究 被引量：6

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作者 李东印 王耀闯 +2 位作者 王伸 朱时廷 王祖洸 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第2期1-10,共10页

为确定特厚煤层综放开采的合理放煤步距,探究放煤步距对顶煤遗失和回收率的影响机理,以塔山煤矿8222综放工作面为工程背景,采用CDEM颗粒-块体单元耦合数值模拟方法,建立考虑液压支架支撑作用的二维走向开采数值模型,研究特厚煤层综放开... 为确定特厚煤层综放开采的合理放煤步距,探究放煤步距对顶煤遗失和回收率的影响机理,以塔山煤矿8222综放工作面为工程背景,采用CDEM颗粒-块体单元耦合数值模拟方法,建立考虑液压支架支撑作用的二维走向开采数值模型,研究特厚煤层综放开采放煤步距对遗煤形态、放煤漏斗、煤岩分界线等的影响,揭示“见矸关门”条件下的顶煤遗失机制,探索顶煤在采空区内随综放工作面循环推进的遗失规律。结果表明:随着综放工作面不断推进,液压支架上方的矸石提前到达放煤口,采空区一侧部分顶煤未能放出而留在采空区内,造成顶煤遗失;放煤步距对煤岩界面形态和煤岩相互侵入有显著影响,进而影响顶煤回收率和混矸率;通过数值分析、顶煤回收率和总回收量指标确定了塔山煤矿8222综放工作面12 m顶煤厚度下最佳放煤步距,为0.8 m。 展开更多

关键词 综放开采 放煤步距 特厚煤层 颗粒-块体单元耦合方法 顶煤回收率

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离散元方法及其在海洋工程中的应用综述

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作者 刘红兵 蒋哲 +3 位作者 李辉 赵传洋 曲先强 盛其虎 《中国海洋平台》 2023年第1期83-89,共7页

离散元方法(Distinct Element Method,DEM)作为一种适于分析非连续介质力学行为的数值模拟方法,已广泛应用于海洋工程领域。介绍DEM基本原理,基于大量文献调研,归纳总结DEM在海洋工程中的应用现状,包括海洋工程装备与海冰、海床相互作... 离散元方法(Distinct Element Method,DEM)作为一种适于分析非连续介质力学行为的数值模拟方法,已广泛应用于海洋工程领域。介绍DEM基本原理,基于大量文献调研,归纳总结DEM在海洋工程中的应用现状,包括海洋工程装备与海冰、海床相互作用以及海床冲刷与颗粒运移模拟等方面的应用,并对DEM在海洋工程中的应用发展趋势进行探讨。 展开更多

关键词 离散元方法 海洋工程 颗粒单元 接触模型 数值模拟

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一种基于概率密度函数的DEM试样生成法 被引量：1

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作者 沈超敏 刘斯宏 +3 位作者 张燎军 王怡舒 阚丽景 王子健 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期167-171,共5页

离散元模拟颗粒材料力学性能时,为保证生成数值试样级配曲线的连续性以及与所需级配曲线的吻合性,基于概率密度函数法,提出一种用于制备颗粒流离散单元法数值试样的新方法。定义了级配的不匹配度参数,用来定量描述生成试样的级配曲线与... 离散元模拟颗粒材料力学性能时,为保证生成数值试样级配曲线的连续性以及与所需级配曲线的吻合性,基于概率密度函数法,提出一种用于制备颗粒流离散单元法数值试样的新方法。定义了级配的不匹配度参数,用来定量描述生成试样的级配曲线与原型级配曲线的偏差。对比了该方法和现有试样制备法,并讨论生成颗粒数目对生成试样级配曲线的影响。结果表明,该试样生成法能够模拟任意级配曲线的试样,且生成的数值试样级配曲线具有良好的连续性和光滑性。随着生成颗粒数目的增大,该试样生成法生成的试样级配曲线收敛于原型试样级配曲线。 展开更多

关键词 材料力学性能 颗粒体材料 颗粒级配曲线 颗粒流离散单元法 试样生成法 概率密度函数法

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沥青混合料离析的离散元模拟 被引量：1

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作者 周长红 王元杰 杜仲宝 《山西建筑》 2012年第23期120-121,共2页

针对沥青混合料堆积时出现的离析现象,以颗粒离散单元法为基础,通过编制数值模拟程序对沥青混合料的离析进行数值模拟计算,并通过室内料堆法对沥青混合料进行离析试验,归纳了离析的大致规律。将试验结果与数值模拟结果进行比较,验证数... 针对沥青混合料堆积时出现的离析现象,以颗粒离散单元法为基础,通过编制数值模拟程序对沥青混合料的离析进行数值模拟计算,并通过室内料堆法对沥青混合料进行离析试验,归纳了离析的大致规律。将试验结果与数值模拟结果进行比较,验证数值模拟程序的效用性,为今后沥青混合料的离析提供了一种更方便快捷的方式。 展开更多

关键词 沥青混合料 颗粒离散单元法 离析 数值模拟 离析指标

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