基于离散元法的聚氨酯固化道床力学特性

提出了一种基于黏接力链单元的聚氨酯固化道床数值仿真分析方法,并在此基础上对聚氨酯固化道床与普通散体碎石道床在循环荷载作用下的力学性能进行了对比分析.结果表明,聚氨酯固化道床能够通过减小道床残余变形、改善道砟颗粒间接触状态的方式起到延缓道床累积沉降的目的;聚氨酯材料在延缓道床累积沉降的同时,也会导致轨枕的动位移增大.     

基于离散元法的二元颗粒流剪切分离机理分析

为了解决颗粒分离的解释机制众多、尚未完全统一的问题,进一步揭示剪切分离更深刻的机制,采用开源软件LIGGGHTS构建三维离散元剪切模型,分析大颗粒周围的空间排列结构,探讨摩擦力、壁面、尺寸差异、惯性等因素对空间结构变化的影响。结果表明：大颗粒能够向上爬升是在2种机制共同作用下进行的;小颗粒群在竖直方向存在速度梯度,层与层的动量传递发生损耗;大颗粒的尺寸效应体现在对前上方小颗粒动量传递模式的改变,由此产生空隙;大颗粒前期靠挤压上升,空隙的产生是大颗粒上升的充分条件;大颗粒后期在后传递颗粒的旋转传动下,沿着小颗粒表面上升。     

重载铁路钢轨波磨对有砟道床动力特性的影响

为分析钢轨波磨对重载铁路有砟道床动力特性的影响,考虑道砟颗粒的不规则外形,采用离散单元法建立了有砟道床的数值模型.通过施加由车辆-轨道耦合动力学模型计算得到枕上动压力,分析了有砟道床在钢轨波磨条件下的动力响应.结果表明:钢轨波磨会降低道床稳定性,显著提高散体道床的振动水平;钢轨波磨区段砟颗粒之间的接触力会有较小程度的增...     

一种基于离散元法的弯管中颗粒流动问题的数值模拟

本文建立了直角弯管中颗粒流动问题的数学模型,并对核心模块的算法进行详细描述,在此基础上设计了基于离散元法求解弯管中颗粒流动问题的算法与程序。数值实验结果表明:实验结果与实际物理现象相符,验证了所设计的求解算法和所研制的程序的正确性。     

碎石道床沉降的离散元分析

针对凸多面体颗粒,提出了基于最小投影的粒径评估方法,并与体积评估法和垂直于最小惯性主轴的最小包围正方形评估法进行了对比分析.最后,利用基于最小投影的粒径评估法对道砟颗粒进行粒径评估,并建立了单一粒径级配和指定宽粒径级配的道砟颗粒堆积体,分析了不同颗粒级配对道砟沉降的影响.结果表明:基于最小投影的最小包围矩形粒径评估法比体积评估法和最小包围正方形评估法更精确;道砟初始堆积密度为1.55g·m-3时,宽粒径级配颗粒的轨枕累积沉降值比单一粒径级配的轨枕累积沉降值要小,而且级配单一的大粒径颗粒的轨枕累积沉降值要比级配单一的小粒径的轨枕累积沉降值要大.     

风沙铁路道床多尺度模型建立及力学特性分析

为了研究沙粒侵入对有砟道床宏细观力学特性的影响,采用离散单元法构建风沙铁路钢轨-轨枕-道床一体化分析模型,提出利用"块体叠加拼装法"快速建立多元混合颗粒体系的建模方法,运用玫瑰图分析道床中道砟颗粒体系接触方向各向异性变化规律,开展风沙铁路道床支承刚度试验,验证离散元模型的正确性.在此基础上,对2种道床的宏细观力学特性进...     

基于离散元法的杆系结构几何非线性大变形分析

提出应用离散元法(DEM)来求解二维、三维杆系结构的几何非线性大变形问题.基于简单梁理论,推导了适用于杆系结构分析的弹簧接触刚度系数计算公式,给出了时间步长临界值估算方法,并用实例对其进行了正确性检验.DEM方法本质上是求解结构的动力行为,对于需要计算静力解的问题,综合考虑数值精度和计算效率,建议阻尼系数取为0.7.列出了3个典型数值算例,即2个平面框架和1个空间网格结构,分别对其静力和动力大变形行为进行了模拟,并将结果与其他计算方法的结果进行比较,两者吻合良好.利用DEM方法处理几何非线性问题时无需组集刚度矩阵,也无需迭代求解非线性方程,故该方法适宜于处理杆系结构的大变形问题.     

基于三维离散元法的强夯动力响应研究

为了从宏细观结合入手研究粗粒土在强夯作用下的动力响应机理,以干砂强夯室内模型试验为基础,通过引进和二次开发颗粒流程序(PFC3D),首次采用三维离散元法建立土体和重锤数值模型,模拟了强夯的动力冲击过程,研究了夯锤及土体的动力响应,并初步分析了土体颗粒运动规律.结果表明:强夯振动属于单峰值冲击振动,土体动应力峰值沿深度具有一定的滞后性,动应力的衰减在水平方向较竖直方向快,锤底土体颗粒以竖向运动为主,锤底斜下方颗粒主要做斜向下运动,锤侧颗粒以水平或斜向上运动为主,出现松动和飞起现象,数值模拟结果与室内模型试验基本吻合.研究工作为揭示强夯加固粗粒土细观机理及模拟实际工程问题提供了一种新的思路.     

适用于可变形体的离散元法

由变形体动力学原理和模态分解法,推导出可变形块体单元模型,并根据离散元法的基本原理,选择合理接触模型,依照动态松弛法,编制相应的计算程序．由静力问题为例,验证了离散元应用于可变形体的可行性．     

非阻塞性颗粒阻尼的离散元法

提出了一种研究颗粒阻尼减振特性的离散元算法,建立了离散元法(DEM)数学模型.通过分析颗粒间以及颗粒与容器壁间的相互作用规律,能较准确地预测颗粒阻尼的减振特性.与实验结果进行了比较.验证了该离散元数学模型的正确性.利用离散元数学模型来研究颗粒阻尼结构属性的改变对其阻尼减振特性的影响,结果表明,质量比和材料密度都对颗粒阻尼的减振特性有影响.     

道砟非均匀分布对道床力学特性的影响

铁路道床机械清筛作业中,分次回填道砟颗粒会导致道砟分层,出现非均匀分布现象。为了解道砟非均匀分布对道床力学特性的影响,基于离散单元法基本原理,生成有砟道床仿真模型,模拟道砟均匀分布、“上大下小”分层分布、“上小下大”分层分布等3种道床工况,分析3种道床工况在捣固作业和稳定作业中的力学特性变化。结果表明：道砟非均匀分布对道床力学特性产生影响,其中道床密实度特性受道砟分布状态影响较小,而道床垂向刚度和横向阻力特性则受道砟分布状态影响较大。在捣固作业中,道砟“上小下大”分层分布最有利于道床垂向刚度提升。在稳定作业中,道砟“上大下小”分层分布最有利于道床横向阻力提升。道砟颗粒流动则是使得道床垂向刚度和横向阻力提升的重要因素。     

基于回转输运试验的煤散料离散元接触参数修正

为获取精确的刮板输送机离散元模拟结果,基于回转输运试验,通过响应面法对煤料的接触参数进行修正.采用Plackett-Burman试验考察接触参数对受力及堆积角的影响,发现煤-钢静摩擦系数、煤-煤摩擦系数具有显著正效应.根据爬坡试验结果,以受力及堆积角为响应值规划Box-Behnken试验,建立受力、堆积角与显著项间的二...     

沥青路面碾压过程的离散元仿真(英文)

采用离散单元的方法,对沥青路面的碾压过程进行了数值仿真,结果是令人满意的,可为路面压实施工提供必要的理论依据.     

离散元法土-地下结构动力相互作用分析

基于变形体动力学原理,建立了新的可变形块体单元模型.根据离散元法原理,采用边-边接触关系及动态松弛法,推导出其理论公式并编制了计算程序;由静力问题计算结果的收敛性,验证了计算程序和计算参数选取的正确性,求出了地下结构在人工地震波作用下的动力反应.     

基于离散元和全析因实验设计的BPM力学参数

为研究岩石微观力学参数与宏观力学性能之间关系并提高岩石破碎离散元仿真效率,从破碎原理出发,基于EDEM进行单轴压缩数值分析,研究摩擦系数、材料剪切模量、微观颗粒个数、平行键强度和刚度对岩石抗压强度和宏观刚度的影响.再通过全析因实验设计得到影响岩石力学性能关键的主效应和交互效应,并以此为变量运用回归方法对黏结颗粒模型(bonded particle model,简称BPM)的宏观力学参数进行预测并进行方差、拟合优度和残差分析.仿真及物理实验结果证明该预测模型可行,误差率小于10%.     

考虑转动阻抗对砂力学特性影响的离散元分析

基于离散元法进行一系列砂真三轴剪切模拟试验,探讨了颗粒间转动阻抗对砂宏细观力学特性的影响。分析了不同抗转动系数下砂的力学特性,并从细观角度解释了转动阻抗的影响机制。结果表明:随着抗转动系数的增加,偏应力峰值及其对应的峰值内摩擦角相应增加,同时应变软化现象逐渐加剧。在细观层面,从有效配位数、概率密度、颗粒间法向接触力和各向异性的角度分析转动阻抗的影响机理。研究进一步发现,转动阻抗抑制了砂颗粒之间的相对转动,导致砂颗粒之间的平均配位数降低;砂颗粒间强接触力概率密度及接触力大小均随着抗转动系数的增大而增大;通过三维直方图直观定性分析由不同转动阻抗对法向接触力以及应力诱发各向异性的影响,同时结合第二不变量表征组构张量和法向接触力张量的各向异性,发现各向异性系数均随着抗转动系数的增大而增大。     

离散单元法在岩土工程中的应用

离散单元法提倡从细、微观角度研究岩土体的宏观力学特性,是岩土工程界关注的一个热点问题.作为探讨,首先简要介绍了离散单元法的特性,其次分别从国外、国内两条主线讨论了离散单元法及其与其他算法耦合计算在岩土工程中应用的发展概况,可为相关研究提供技术资料与参考.     

边坡破坏机制的离散元法研究

通过两个模型实验结果与计算结果的对照,验证了离散元法用于边坡分析的可行性,揭示了边坡破坏的机制,指出块体边坡内的应力分布是不连续的,并发现块体组合边坡内应力核存在的现象。