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1.
模拟岩石材料脆性破裂过程的三维离散元模型   总被引:2,自引:0,他引:2  
发展一种能够模拟岩石材料脆性破裂过程的三维不规则、可变形块体离散元模型.一方面,在裂纹扩展过程中动态地将潜在破坏的连续块体沿潜在破坏方向细化为若干子块体,并在子块体之间的界面上设置连接型弹簧;另一方面,连接型弹簧在满足张拉-剪切复合破坏准则时发生脆性破裂,转变为接触型弹簧,实现材料由连续到非连续的破裂.借助动态松弛技术完成求解,通过计算实例验证该方法的适用性.  相似文献
2.
半弹簧接触模型及其在边坡破坏计算中的应用   总被引:1,自引:1,他引:0  
冯春  李世海  刘晓宇 《力学学报》2011,43(1):184-192
提出了一种用于判断、描述三维离散块体的接触状态,计算块体间接触力的半弹簧接触模型.该模型将一对接触块体分为母块体及子块体,半弹簧位于母块体上,由母块体各节点缩进至各母面面内形成,目标面位于子块体上.该模型根据半弹簧与目标面的几何关系直接计算接触力,无需耗费大量时间判断两个块体的接触类型及计算两个块体的接触面积.该模型可以解决准三维条件下地质体渐进破坏的计算,将该模型应用于边坡渐进破坏分析,计算结果与实际情况相符.  相似文献
3.
用扩展有限元法XFEM(Extended Finite Element Method)解决夹杂问题时,夹杂与基质的界面把单元分成若干部分.求单元刚度矩阵时,需要分别在这各个部分求积分.找到便于程序编制的描述各积分区域几何形状的方法是亟待解决的问题.本文把各积分区域的形成过程看成是圆对四边形的多次切割.考虑切剩区域与圆的关系时,把不完整的边仍看作完整的边,把切剩区域看成是四边形或是切去一两条边的四边形.采用排列组合的方法,把它们与圆的所有位置关系列了出来.  相似文献
4.
刘晓宇  梁乃刚  李敏 《力学学报》2002,34(4):629-635
基于质点间相互作用,按照质点间连线的取向统计材料的应变能,提出了材料的三维链网模型.论述了数值计算中的优化离散方式,井得到了相应的最优立体角取值.标定了模型的几何、物理参数.通过典型算例比较了三维链网模型与有限元方法及剪滞模型的预测结果,验证了三维链网模型具有与有限元同等水平的求解能力和计算精度.  相似文献
5.
为解决基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)在高速冲击模拟中因网格畸变导致的系统能量发散问题,提出了一种基于颗粒接触的二维无网格方法(PCMM)。该方法基于颗粒间复杂丰富的接触信息构建三角形单元,通过接触对的演化更新实现旧单元(满足删除条件的单元)的删除及新单元(满足创建条件的单元)的重建,通过在单元内引入流体弹塑性模型实现高速冲击问题的模拟。给出了三角形单元创建的3个必备条件:组成单元的3个颗粒必须彼此接触,任意一个内角必须在30°~150°之间,任意一条边长必须大于平均半径的0.5倍。弹性杆撞击、泰勒杆、碎片云、子弹入射靶板等算例的结果表明了PCMM方法在模拟高速冲击问题方面的正确性及合理性。  相似文献
6.
扭王字块是一种重要的港口防波堤护面块体,其断裂失稳过程与所受水流冲击力密切相关。文章以基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)为基础,通过引入FVM算法及半弹簧-半棱联合接触模型,分别实现了大位移下单元变形的准确计算及单元接触的快速更新。基于改进后的CDEM方法,通过在扭王字块表面施加按流速方向逐渐增加的动态面力,对均匀水流冲击下单扭王字块的断裂过程及扭王字块群的失稳滑移过程进行了数值分析。通过分析,不同方向水流冲击下单扭王字块的主要断裂模式为沿着根部的折断,其断裂流速约为21~25m/s;不同吨位下扭王字块群的失稳模式为扭王字块单体从群体中跳出,其失稳流速约为4~11m/s。  相似文献
7.
基于平均场理论的多尺度模拟关键问题之一是给定恰当的代表性体积单元(RVE)的边界条件,以使均匀化过程满足Hill-Mandel细宏观能量等价条件,也即Hill宏观均匀化条件.对于非均质Cosserat连续体,已有的研究工作只能得到合理的混合平动位移-偶应力表征元边界条件,常用的一致平动位移-转角以及周期边界条件等均不能使用,给计算均匀化算法推导和实施带来了困难,也阻碍了多尺度分析方法的进一步发展与应用.为此,论文在推导和建立一个新的Hill定理版本基础上,不仅成功地给定了多种强形式表征元边界条件,而且构造出了合理的弱形式周期边界条件,这些条件既满足细宏观能量等价也符合一阶平均场理论基本假定,可在均匀化方法中推广与应用.  相似文献
8.
将颗粒材料中发展的一种基于平均场理论的解析均匀化方法应用于二维周期格栅材料;依据尺度分离原理和统计均匀表征元概念构建了格栅材料的两尺度均匀化模型,包括细观杆件单元的本构关系、细观位移-宏观应变关系式以及应力的细观力学表达式;推导了两种二维周期格栅材料等效弹性参数包括弹性模量、泊松比和剪切弹性模量的细观力学表达式。结果表明:等边三角形结构等效为各向同性连续体时,弹性参数表达式与文献中其他方法所得结果一致;正方形结构均匀化为正交各向异性连续体时,主平面内弹性模量等于杆件单元轴向刚度,泊松比和剪切弹性模量分别由杆件单元的泊松比和剪切刚度决定,符合正方形格栅材料的力学特性;对于非主平面内的正方形本构矩阵,选取坐标轴与材料主轴夹角为45°的方向为例进行推导,本文方法与坐标变换方法所得结果一致。以上结果均验证了本文所发展方法的有效性。  相似文献
9.
基于颗粒间的有限接触假设,提出了可表述颗粒间力、力矩传递的连接键模型.为了表征连接键的塑性、损伤及断裂过程,在连接键中引入了考虑应变软化效应的Mohr-Coulomb准则及最大拉应力准则.单一连接键的单向拉伸测试及直剪测试表明了上述连接键应变软化模型的计算精度.研究了颗粒体系的宏观应变能与颗粒平均配位数的对应关系.通过计算发现,对于二维颗粒体系,当平均配位数为5时,颗粒体系的宏观应变能与相同参数下连续介质方法(如有限元等)计算获得的应变能基本一致.利用上述连接键应变软化模型对岩石的单轴压缩过程进行了模拟,计算结果表明:岩石单轴压缩的应力应变曲线经历了线性上升段、非线性上升段、非线性下降段及缓变段等4个阶段,并给出了上述4个阶段与岩石内部损伤破裂状态的内在联系.计算结果还表明,随着断裂应变的增大,岩石的破裂模式逐渐由拉剪复合型破裂向单一压剪型破裂转化;随着断裂应变的增大,峰值应力及达到峰值应力时的应变均逐渐增大,但峰值时的破裂度及终态时的破裂度将逐渐减小.  相似文献
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