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基于超对偶数微分的无约束应力更新算法
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作者 路德春 石安毓 +1 位作者 周鑫 杜修力 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第6期1113-1122,共10页
加卸载判断和繁琐的解析求导运算一直是制约先进弹塑性模型数值应用的瓶颈问题。研究提出一种基于超对偶数微分方法的无约束应力隐式更新算法,有效解决了上述计算难点。针对加卸载判断问题,新算法利用光滑函数代替弹塑性本构方程组中的K... 加卸载判断和繁琐的解析求导运算一直是制约先进弹塑性模型数值应用的瓶颈问题。研究提出一种基于超对偶数微分方法的无约束应力隐式更新算法,有效解决了上述计算难点。针对加卸载判断问题,新算法利用光滑函数代替弹塑性本构方程组中的Karush-Kuhn-Tucker条件,将受不等式约束的非线性应力积分方程组问题,转化为无约束的最小化问题,计算时无需加卸载判断。针对导数计算问题,新算法利用超对偶数微分方法代替解析求导,获得光滑函数的1阶导数以及塑性势函数的1阶和2阶导数,用于构造非线性计算的迭代公式,以保证局部应力更新迭代和全局平衡迭代的二次收敛速度。数值算例表明,相较于其它数值微分方法,超对偶数微分方法不受截断误差和减法消去误差影响,计算结果等同于解析求导。最后,基于所提算法编写了光滑莫尔库仑塑性模型的UMAT子程序,并通过3个典型边值问题的数值分析,验证了算法的有效性和收敛性速度。 展开更多
关键词 应力更新算法 塑性模型 超对偶数数值微分 一致性切线刚度矩阵 有限元法
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二维双参数奇异摄动问题的自适应多尺度有限元法探究
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作者 孙美玲 陈璐 江山 《浙江大学学报(理学版)》 北大核心 2025年第3期404-409,共6页
研究了二维双参数奇异摄动偏微分方程,因2个跨尺度的小参数可能导致其解跳跃,产生较大误差,故基于双参数的实际跨尺度大小,用迭代算法生成离散化分层网格,提出了自适应多尺度有限元法。该方法在粗网格水平上就能精确高效地逼近跳跃解,... 研究了二维双参数奇异摄动偏微分方程,因2个跨尺度的小参数可能导致其解跳跃,产生较大误差,故基于双参数的实际跨尺度大小,用迭代算法生成离散化分层网格,提出了自适应多尺度有限元法。该方法在粗网格水平上就能精确高效地逼近跳跃解,有效降低误差,其计算优势和改进效果较传统方法有显著的提升。 展开更多
关键词 奇异摄动 双参数模型 多尺度有限元法 数值效率
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地球动力学数值模拟算法的应用现状与展望 被引量:1
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作者 魏虹羽 李世超 王伟安 《吉林大学学报(地球科学版)》 北大核心 2025年第1期98-124,共27页
当前,数值模拟技术已成为探究地球动力学过程的重要手段。本文综述了数值模拟在地球动力学研究中的应用现状、主要算法和代码并探讨了发展前景。数值模拟通过对连续方程组进行离散化,并利用数值算法求解,从而高效模拟地质过程,预测地球... 当前,数值模拟技术已成为探究地球动力学过程的重要手段。本文综述了数值模拟在地球动力学研究中的应用现状、主要算法和代码并探讨了发展前景。数值模拟通过对连续方程组进行离散化,并利用数值算法求解,从而高效模拟地质过程,预测地球系统的动态变化。本文系统阐述了有限元法、有限差分法、边界元法和有限体积法等主流数值方法的原理、特点和适用条件;并重点探讨了有限元法在构造应力场和断层动力学模拟中的应用、有限差分法在地震波传播模拟中的应用、边界元法和有限体积法在断层力学和孔隙流体流动模拟中的应用。通过对比分析不同方法的优缺点,揭示了多种数值方法耦合是未来地球动力学数值模拟的重要发展方向;随着高性能计算技术的进步和大数据时代的到来,数值模拟技术将在地球系统科学研究中发挥越来越重要的作用。 展开更多
关键词 数值模拟 地球动力学 地质建模 数值方法 地球系统 有限元法 多物理场耦合模拟
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大尺寸直拉硅单晶生长的多物理场建模与优化
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作者 林海鑫 高德东 +3 位作者 王珊 张振忠 安燕 张文永 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第1期17-33,共17页
随着光伏和半导体行业的快速发展,制备更大直径(12英寸及以上,1英寸=2.54 cm)的硅单晶成为趋势,直拉法作为硅单晶最主要的制备方法备受重视。然而在制备大直径和高质量的直拉硅单晶的过程中,随着晶体直径和坩埚尺寸的增加,熔体体积显著... 随着光伏和半导体行业的快速发展,制备更大直径(12英寸及以上,1英寸=2.54 cm)的硅单晶成为趋势,直拉法作为硅单晶最主要的制备方法备受重视。然而在制备大直径和高质量的直拉硅单晶的过程中,随着晶体直径和坩埚尺寸的增加,熔体体积显著增加,热场、流场及应力场的复杂性显著提升,涡流、热浮力和科里奥利力的相互作用会造成熔体流动的强烈湍流和速度、温度波动,出现诸如固液界面温度分布不均,熔体内热对流复杂等问题,从而影响硅单晶中的缺陷分布。因此,如何实现对工艺参数的控制,以获得理想的大直径硅晶体具有重要的研究意义。本文针对实际生产的滞后性和成本问题,建立了可以实时预测、动态控制和优化工艺参数的40英寸热场制备18英寸硅单晶棒的二维轴对称全局数值模拟模型,考虑了坩埚深度及热传导路径的延长,在主加热器的基础上,增加底部加热器,采用有限元法逐一分析晶体转速、坩埚转速、气体压强的变化对单晶硅热场和硅晶体生长的影响,包括固液界面形状、温度梯度、V/G值、氧浓度及缺陷分布等。通过多次仿真实验,获得了一组较为合适的工艺参数组合:晶体转速15 r/min、坩埚转速5 r/min、炉内气压1200 Pa,可使固液界面温度梯度较小,且温度分布更加均匀,有效避免了过度湍流化。进一步采用制备18英寸硅单晶棒的验证实验及性能检测发现,采用仿真所得最优工艺参数组合生产的硅单晶棒能将成晶率提升至87.44%。这组针对18英寸硅单晶棒的最佳工艺参数组合(包括晶体转速、坩埚转速及炉内气压等)经过精细优化,主要基于大尺寸(12英寸及以上)直拉硅单晶生长过程中热场和流场的复杂性,对大尺寸硅单晶具有较好的适应性,但在更小尺寸(如4、6或8英寸)的硅单晶生长中,由于热传递和气流扰动的不同,最佳工艺参数组合可以作为参考,但还需要进行具体条件下的验证和调整。本研究建立的数字化模型能够准确预测并优化大尺寸直拉硅单晶的生长过程,提质降本,具有实际应用前景。 展开更多
关键词 硅单晶 直拉法 二维轴对称 有限元法 工艺参数 数值模拟 数字化模型
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基于PFC^(3D)的膨胀岩湿胀变形研究 被引量:1
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作者 张敏 孙旭曙 +2 位作者 赵二平 冯兴礼 詹润禾 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第3期43-49,共7页
为研究不同过程含水率下膨胀岩的湿胀变形特性,以侧限无荷载膨胀试验和双电层理论为依据,通过PFC^(3D)软件建立计算模型,对万州地区的膨胀岩地基进行研究.结果表明:数值模拟与室内试验结果吻合较好,整个湿胀变形过程按时程特征可划分为... 为研究不同过程含水率下膨胀岩的湿胀变形特性,以侧限无荷载膨胀试验和双电层理论为依据,通过PFC^(3D)软件建立计算模型,对万州地区的膨胀岩地基进行研究.结果表明:数值模拟与室内试验结果吻合较好,整个湿胀变形过程按时程特征可划分为变加速“蠕变”、匀变速上升和变减速“蠕变”3个阶段;增大膨胀岩内部的含水率后,首先会引起其内部黏土矿物颗粒的膨胀,当颗粒膨胀累计到一定阶段时会导致宏观层面上的湿胀变形;湿胀变形与湿胀变形速率的关系本质上反映的是膨胀应变与膨胀应力之间的“应力-应变”本构;膨胀岩湿胀变形速率与细胞吸水膨胀速率相似,即随内部含水率的增大而呈现“Λ”字形的变化趋势;K_(0)应力状态下的侧限膨胀试验不能充分释放膨胀岩的膨胀潜势,因此后期需要三轴应力状态下的膨胀试验来进行进一步研究. 展开更多
关键词 水利工程 湿胀变形 数值模拟 离散元 重塑膨胀岩
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基于离散元法三裂纹岩石裂纹扩展特征的试验与数值研究 被引量:3
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作者 祁敬茗 张红丹 +3 位作者 周磊 陈剑星 马雷钧 肖晓冬 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第3期107-115,共9页
为研究三裂纹岩石的静力学破坏特征,采用离散元数值模拟软件PFC2D和模型试验方法,分析三裂纹岩石的峰值应力、应力—应变曲线及裂纹扩展特性,验证离散元数值模拟方法的可行性。通过改变岩石的水平围压和裂纹长度,分析单轴压缩载荷作用... 为研究三裂纹岩石的静力学破坏特征,采用离散元数值模拟软件PFC2D和模型试验方法,分析三裂纹岩石的峰值应力、应力—应变曲线及裂纹扩展特性,验证离散元数值模拟方法的可行性。通过改变岩石的水平围压和裂纹长度,分析单轴压缩载荷作用下三裂纹岩石的力学响应机制。研究结果表明:中间横向裂纹对裂纹岩石的峰值应力影响较大,中间竖向裂纹对裂纹岩石的峰值应力影响较小;加载过程中裂纹尖端最先出现应力集中现象,最后形成2条约70°的主裂纹贯通3条预制裂纹;随着围压的增大,三裂纹岩石的峰值应力先增大后减小;随着裂纹长度的增加,三裂纹岩石的峰值应力不断减小。 展开更多
关键词 三裂纹岩石 裂纹扩展 数值模拟 离散元法 裂纹倾角 预应力 裂纹长度 峰值应力
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基于有限元技术的疲劳裂纹扩展方法研究进展 被引量:4
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作者 苏玉昆 马涛 +3 位作者 赵晓鑫 张光亮 朱加雷 张鹏 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期308-343,共36页
疲劳裂纹是引起工程结构断裂失效的重要因素之一.目前疲劳裂纹扩展的有限元仿真商业软件有ANSYS、ABAQUS、FRANC3D、ZENCRACK等,这些软件为疲劳裂纹扩展过程的研究提供了有力支撑.本文对目前疲劳裂纹扩展的有限元仿真方法进行了综述.阐... 疲劳裂纹是引起工程结构断裂失效的重要因素之一.目前疲劳裂纹扩展的有限元仿真商业软件有ANSYS、ABAQUS、FRANC3D、ZENCRACK等,这些软件为疲劳裂纹扩展过程的研究提供了有力支撑.本文对目前疲劳裂纹扩展的有限元仿真方法进行了综述.阐明了疲劳裂纹的定义以及研究疲劳裂纹扩展行为的必要性;介绍了三种用于模拟疲劳裂纹扩展的有限元方法:扩展有限元法(XFEM)、内聚力模型(CZM)和虚拟裂纹闭合技术(VCCT);分别总结了三种方法的基本理论和核心思想,对三种方法的应用与发展进行了分类归纳;最后对三种有限元方法进行分析,指出每种方法各自的优势及目前存在的局限性,并对疲劳裂纹扩展有限元仿真技术的未来改进方向给出了建议. 展开更多
关键词 疲劳裂纹扩展 扩展有限元法 内聚力模型 虚拟裂纹闭合技术 数值模拟
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复杂地形瞬变电磁三维正演模拟与地形效应分析 被引量:2
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作者 屈少波 朱姣 +2 位作者 姜志海 李毛飞 何治隆 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期137-151,共15页
目前,地面瞬变电磁法凭借其优势已被广泛用于煤矿水文地质勘查中,然而,在野外实际勘探中,复杂地形环境常导致发射源几何形状的改变与信号接收偏差,降低了勘探精度。为此,采用理论分析、数值模拟和实际地形数据分析相结合的方式,系统研... 目前,地面瞬变电磁法凭借其优势已被广泛用于煤矿水文地质勘查中,然而,在野外实际勘探中,复杂地形环境常导致发射源几何形状的改变与信号接收偏差,降低了勘探精度。为此,采用理论分析、数值模拟和实际地形数据分析相结合的方式,系统研究了复杂地形条件下电性源与磁性源瞬变电磁场的响应特征。首先,基于二阶后退欧拉离散的矢量有限元正演模拟技术,详细探讨了山峰和山谷地形位于接收点和发射源位置时,对两种源系统的影响规律。结果表明:电性源系统会出现响应变号现象,源导线位置高于周围地形时响应增强,反之则被削弱;而磁性源无变号现象,但响应变化规律与电性源类似。其次,利用实测地形数据,采用四面体网格建立与实际地形高度吻合的三维正演模型。模拟结果显示:早期响应曲线能够清晰反映地形细节,曲线形态与地形特征一致;而晚期响应则逐渐趋于平缓,体现了深部背景的影响。研究成果可为复杂地形条件下瞬变电磁法的勘探装置布设、数据采集、处理和解释提供理论指导,对提高煤矿水文地质勘探精度具有重要意义。 展开更多
关键词 瞬变电磁法 起伏地形 有限元正演 数值模拟 电性源 磁性源
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泡沫铝有限元仿真模型研究现状 被引量:2
9
作者 曹梦真 邱田伟 安钰坤 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期323-330,共8页
泡沫铝作为一种兼具结构性和功能性的轻质多孔金属材料,具有优异的阻尼减震、吸能防护、电磁屏蔽等特性,呈现出广阔的应用前景。为改进和拓展泡沫铝在各工业领域的应用,对泡沫铝材料的有限元仿真模拟应运而生,对其的仿真模型也日趋完善... 泡沫铝作为一种兼具结构性和功能性的轻质多孔金属材料,具有优异的阻尼减震、吸能防护、电磁屏蔽等特性,呈现出广阔的应用前景。为改进和拓展泡沫铝在各工业领域的应用,对泡沫铝材料的有限元仿真模拟应运而生,对其的仿真模型也日趋完善。综述了泡沫铝仿真模拟中的孔泡建模研究进展,归纳分析了所采用的构建方法与研究结果,总结了各仿真模型的优势和不足,并对泡沫铝仿真建模的发展趋势做出了展望,指出将三维逆向重构技术引入仿真建模,以及将理论分析、建模模拟和实验研究相结合是现阶段重要的研究方向。 展开更多
关键词 泡沫铝 数值模拟 有限元方法 仿真模型
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基于离散元方法的旋回破碎机碎矿过程研究
10
作者 郭舟 陈伟 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第11期167-172,共6页
旋回破碎机运行工况复杂,影响破碎机破碎性能的因素众多,为实现旋回破碎机内矿石破碎过程的动态可视化观测和定量化表征,提出了一种基于离散元法与离散破碎模型的矿石颗粒破碎仿真方法,采用该方法对某矿山旋回破碎机矿石破碎过程展开数... 旋回破碎机运行工况复杂,影响破碎机破碎性能的因素众多,为实现旋回破碎机内矿石破碎过程的动态可视化观测和定量化表征,提出了一种基于离散元法与离散破碎模型的矿石颗粒破碎仿真方法,采用该方法对某矿山旋回破碎机矿石破碎过程展开数值模拟。通过建立与工业旋回破碎机结构一致的全尺寸物理模型,基于物理试验标定矿石颗粒力学特性参数,以旋回破碎机生产率作为主要评价指标,将仿真结果与现场生产情况进行对比,结果显示二者误差极小,验证了仿真模型的准确性和可靠性,为旋回破碎机运行优化研究提供了一种新方法。 展开更多
关键词 旋回破碎机 离散元方法 矿石破碎 数值仿真
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基于卷积滤波的谱元法在长时程波场模拟中的应用 被引量:1
11
作者 任骏声 张怀 +2 位作者 周元泽 张振 石耀霖 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1832-1838,共7页
地震波波场数值模拟是深入认识复杂地下介质的重要手段.谱元法兼顾了有限元方法的传统优势,并提高了数值精度和稳定性,已成为目前地震波波场数值模拟中最常用的方法之一.随着超大规模并行计算的普及和发展,高分辨模拟所需的网格尺寸越... 地震波波场数值模拟是深入认识复杂地下介质的重要手段.谱元法兼顾了有限元方法的传统优势,并提高了数值精度和稳定性,已成为目前地震波波场数值模拟中最常用的方法之一.随着超大规模并行计算的普及和发展,高分辨模拟所需的网格尺寸越来越小,网格规模越来越大,导致长时程模拟的大步长需求越来越高,成为倍受关注的研究热点.区别于传统的保结构算法,本文采用时间频散变换对时间离散引起的误差进行补偿,并引入空间滤波用于打破CFL(Courant-Friedrichs-Lewy)条件对时间采样间隔的限制.为了克服谱元法中因为非均匀空间采样点引起的滤波频谱计算难题,本文采用空间卷积滤波替换传统频率域滤波,有效的降低了算法的计算需求.该滤波方法也适用于复杂起伏模型的波场模拟.将本文方法用于保结构算法,并针对四阶辛Nyström方法进行了测试,显著增大了四阶辛Nyström方法的时间采样步长.新方法可以有效的用于地球自由振荡的模拟以及其他需要长时程数值模拟的工作中. 展开更多
关键词 长时程波场模拟 卷积滤波 谱元法 CFL条件 数值稳定性
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不导水断层构造的二维瞬变电磁响应特征研究
12
作者 乔元栋 杨振强 +3 位作者 焦俊俊 牛兴国 兰永青 谭丁瑞 《中国矿业》 北大核心 2024年第1期122-129,共8页
采煤面前方隐伏不导水断层是煤矿开采现场的潜在事故隐患,需要对其展开细致研究。首先,引入了二维瞬变电磁正演计算公式,并采用有限单元数值计算方法进行了求解,数值计算结果与解析解的结果较吻合。其次,建立含断层构造和不含断层构造... 采煤面前方隐伏不导水断层是煤矿开采现场的潜在事故隐患,需要对其展开细致研究。首先,引入了二维瞬变电磁正演计算公式,并采用有限单元数值计算方法进行了求解,数值计算结果与解析解的结果较吻合。其次,建立含断层构造和不含断层构造的二维地质模型,并对模型进行数值计算。研究结果表明:感应磁场等值线对高阻断层构造的响应规律明显,等值线畸变的形状和范围与模型中断层的位置、走向和倾角吻合度较好。随着测点位置与断层的距离减小,感应电动势响应幅值在采样早期呈增大趋势,但尖点响应的最小幅值逐渐变大,有断层模型的尖点响应下凹的幅度相较无断层模型更大。视电阻率成像结果能较好地反映高阻断层与煤系地层的电性特征,表明正演结果准确可靠。 展开更多
关键词 瞬变电磁法 断层 有限单元法 数值模拟 正演
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FitzHugh-Nagumo神经信息传导模型的数值模拟和分析
13
作者 李定琪 杨茹爽 李焕荣 《应用数学》 北大核心 2024年第3期868-876,共9页
神经系统是一个小型但复杂的综合系统,本文对FitzHugh-Nagumo神经信息传导模型,提出时间半隐欧拉格式的有限元算法.通过一维和二维的数值实验,验证了本文提出的时间空间离散格式数值求解FitzHugh-Nagumo神经元模型的有效性和可靠性,且... 神经系统是一个小型但复杂的综合系统,本文对FitzHugh-Nagumo神经信息传导模型,提出时间半隐欧拉格式的有限元算法.通过一维和二维的数值实验,验证了本文提出的时间空间离散格式数值求解FitzHugh-Nagumo神经元模型的有效性和可靠性,且与理论分析是一致的;同时,数值模拟可以在不知道神经元的空间结构和离子电流的情况下了解神经元是如何工作和处理信息的,有助于解释神经信息传导模型的一些生物学性质及复杂生物神经系统的信息传导等动力学行为. 展开更多
关键词 神经信息传导模型 有限元方法 收敛性分析 数值模拟 动力学分析
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碎冰航道航行船舶的冰阻力数值模拟方法研究
14
作者 于晨芳 樊涛 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第14期43-50,共8页
为准确模拟船舶在碎冰航道中航行时船-冰相互作用现象及评估船体所受碎冰阻力大小,以拉格朗日-欧拉法为基础,采用离散元方法对某天然液化气加注船在碎冰航道内航行的冰阻力开展数值模拟方法研究,并通过数值模拟结果与冰池船模试验结果... 为准确模拟船舶在碎冰航道中航行时船-冰相互作用现象及评估船体所受碎冰阻力大小,以拉格朗日-欧拉法为基础,采用离散元方法对某天然液化气加注船在碎冰航道内航行的冰阻力开展数值模拟方法研究,并通过数值模拟结果与冰池船模试验结果对比评估数值模拟方法的可行性与可靠性。结果表明,本文提出的数值模拟方法可以描绘出航道内碎冰粒子与船体相互作用时的运动状态,且阻力计算精度在5%以内,满足工程应用的要求,可直接应用于相似碎冰区航行船的冰阻力计算及冰区船线型的优化设计工作。 展开更多
关键词 离散元方法 碎冰阻力 数值模拟方法 冰池船模试验
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锚固节理岩体等效力学参数三维离散元模拟 被引量:18
15
作者 程东幸 潘炜 +3 位作者 刘大安 冯树荣 郭华锋 丁恩保 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期2127-2132,共6页
节理岩体是工程边坡的重要研究对象,通过数值模拟(3DEC)的方法研究了加锚节理岩体的力学特性。以龙滩水电站左岸边坡的锚固设计为例,推导了边坡加锚节理岩体的等效力学参数,进行了岩石数值单轴压缩试验、直剪试验以及岩体结构面直剪试验... 节理岩体是工程边坡的重要研究对象,通过数值模拟(3DEC)的方法研究了加锚节理岩体的力学特性。以龙滩水电站左岸边坡的锚固设计为例,推导了边坡加锚节理岩体的等效力学参数,进行了岩石数值单轴压缩试验、直剪试验以及岩体结构面直剪试验,对数值试验的结果进行了误差分析和修正,确定出加锚节理岩体的等效力学参数为:岩石的变形模量、内摩擦角、内聚力不变,结构面的内摩擦角不变,内聚力由50 kPa提高到122 kPa。所得结论与采用物理试验的试验结果相符,验证了用数值模拟方法进行岩石力学试验的可行性和可靠性。 展开更多
关键词 节理岩体 等效力学参数 三维离散元 3DEC 数值模拟
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离散单元法在土壤机械特性动态仿真中的应用进展 被引量:30
16
作者 张锐 李建桥 李因武 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期16-19,共4页
简述了离散单元法的基本原理及其国内外发展现状 ,介绍了目前地面力学研究领域中离散单元法在土壤机械特性动态仿真中的应用情况 ,分析了离散单元法在土壤动态行为仿真中应用的可行性 ,指出离散单元法应用于土壤这样的多相不连续复合体... 简述了离散单元法的基本原理及其国内外发展现状 ,介绍了目前地面力学研究领域中离散单元法在土壤机械特性动态仿真中的应用情况 ,分析了离散单元法在土壤动态行为仿真中应用的可行性 ,指出离散单元法应用于土壤这样的多相不连续复合体系中 ,以离散单元的总体行为来描述土壤动态行为具有独特的优越性 ,提出了离散单元法在土壤动态特征研究中的发展趋势和近期需要解决的关键问题。 展开更多
关键词 机械特性 应用 离散单元法 土壤动态仿真 力学模型
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稻谷颗粒物料堆积角模拟预测方法 被引量:88
17
作者 贾富国 韩燕龙 +4 位作者 刘扬 曹银平 史宇菲 姚丽娜 王会 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期254-260,共7页
为了准确预测颗粒物料的堆积角,研究采用数值仿真方法对堆积状态的颗粒物料进行模拟预测。以稻谷颗粒物料为例,应用离散元法和MATLAB图形图像处理技术,模拟了稻谷在无底圆筒中落料堆积现象,并对堆积图像轮廓采取线性拟合,在非试验条件... 为了准确预测颗粒物料的堆积角,研究采用数值仿真方法对堆积状态的颗粒物料进行模拟预测。以稻谷颗粒物料为例,应用离散元法和MATLAB图形图像处理技术,模拟了稻谷在无底圆筒中落料堆积现象,并对堆积图像轮廓采取线性拟合,在非试验条件下预测出稻谷堆积角,预测堆积角为22.66°±0.49°,与实际堆积试验比较,试验堆积角为22.62°±0.33°,误差为0.18%。结果表明:数值模拟结合图像特征提取的方法对稻谷颗粒物料堆积角的测量有较好的适用性,能实现对已知物理及力学参数的椭球形颗粒物料堆积角的预测,研究的结果可为农业散体非规则形籽粒堆积角的数值测量提供参考。 展开更多
关键词 图像处理 数值方法 模型 颗粒物料 堆积角 离散元 预测
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理想胶结砂土力学特性及剪切带形成的离散元分析 被引量:22
18
作者 蒋明镜 张望城 +1 位作者 孙渝刚 张伏光 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2162-2169,共8页
根据近期胶结铝棒接触力学特性的实测结果,提炼出用于模拟胶结砂土粒间胶结作用的胶结接触模型,并将该模型引入二维离散元商业软件PFC2D。通过对不同胶结强度和不同围压下胶结砂土的平面应变双轴压缩试验的离散元模拟,分析了理想胶结砂... 根据近期胶结铝棒接触力学特性的实测结果,提炼出用于模拟胶结砂土粒间胶结作用的胶结接触模型,并将该模型引入二维离散元商业软件PFC2D。通过对不同胶结强度和不同围压下胶结砂土的平面应变双轴压缩试验的离散元模拟,分析了理想胶结砂土的宏观力学特性及其剪切带的形成规律。结果表明:相比同一孔隙比的无胶结试样,胶结试样具有更高的峰值强度、显著的应变软化和剪胀现象以及明显的剪切带,宏观力学特性与其胶结接触微观力学机理密切相关,模拟结果与已有室内试验结果具有规律上的一致性;由胶结试样内部的微观信息统计可知,胶结试样剪切带的形成一般在其峰值强度之后,且剪切带的形成是试样变形、胶结破坏、孔隙比、平均纯转动率和位移场等微观参量局部化的综合表现。 展开更多
关键词 胶结砂土 胶结接触模型 剪切带 离散单元法
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断裂物理力学性质对其附近地应力场的影响 被引量:20
19
作者 苏生瑞 朱合华 +1 位作者 王士天 STEPHANSSON Ove 《西北大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期655-658,共4页
应用离散元方法,分别研究了断裂刚度、内摩擦角、内聚力和几何形态等对其附近地应力场的影响。结果表明:这些因素对断裂附近的地应力场均有不同程度的影响,能造成主应力方位和量值发生变化;这种变化主要限于断裂附近一定距离内,远离断裂... 应用离散元方法,分别研究了断裂刚度、内摩擦角、内聚力和几何形态等对其附近地应力场的影响。结果表明:这些因素对断裂附近的地应力场均有不同程度的影响,能造成主应力方位和量值发生变化;这种变化主要限于断裂附近一定距离内,远离断裂,逐渐趋于与区域应力场一致;断层附近应力方位变化的幅度和发生变化的范围,是因断层的力学性质及几何形态等的不同而不同。认为断层的内摩擦角(φ)对断层附近应力方位变化的范围和幅度影响最大。 展开更多
关键词 断裂物理力学 地应力场 断裂构造 应力变化 边界条件 离散单元法 可变形块体
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PFC滑坡模拟二、三维建模方法研究 被引量:29
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作者 曹文 李维朝 +2 位作者 唐斌 邓刚 李俊峰 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2017年第2期455-462,共8页
滑坡运动过程模拟避免了试验尺度与监测手段的限制,可以详细观察破坏过程,是定量评估滑坡灾变风险的重要研究手段。开展滑坡运动过程模拟的首要工作是建立滑坡模型。颗粒流程序(PFC)虽然是滑坡运动过程模拟应用最广泛的程序之一,但在建... 滑坡运动过程模拟避免了试验尺度与监测手段的限制,可以详细观察破坏过程,是定量评估滑坡灾变风险的重要研究手段。开展滑坡运动过程模拟的首要工作是建立滑坡模型。颗粒流程序(PFC)虽然是滑坡运动过程模拟应用最广泛的程序之一,但在建立滑坡模型的前处理方面较弱,使得其在滑坡运动过程模拟中的推广应用受到限制。对此,本文指出了BallBall和Ball-Wall两种建模方法的适用性、优缺点及滑体滑床边界确定方法,并以2014年地震触发的红石岩滑坡为例,以Brick填充法为基础,从获取地形数据、确定滑体和滑床区域、建立滑体和滑床几何模型、生成颗粒模型4个步骤出发,提出了基于数字等高线地形图建立PFC二、三维复杂滑坡模型的前处理方法,弥补了PFC软件前处理的不足,从而为今后基于PFC的滑坡运动过程模拟提供有益的帮助。 展开更多
关键词 离散元 颗粒流 滑坡 数值模拟
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