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．     

考虑颗粒形状的离散元法在岩土工程中的应用进展

随着计算条件的不断发展,颗粒离散元方法在岩土工程数值分析中已有一定应用。在真实条件下,颗粒形状往往较为复杂,因此对复杂颗粒形状的模拟在研究岩土颗粒材料物理力学特性中至关重要。简要阐释了目前颗粒离散元法在岩土工程中的应用现状,并重点分析了离散元模拟颗粒形状的两方面：模拟典型颗粒形状,模拟真实颗粒形状;同时根据已有研究总结离散元模拟颗粒形状方法存在的一些问题,提出颗粒形状模拟在岩土工程中的应用前景。     

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.     

基于离散元模型的岩石Ⅱ型断裂研究

为了解决岩石Ⅱ型断裂韧度的准确测量问题,提高对工程裂隙岩体稳定评价的可靠性,采用颗粒离散单元法,从微观裂纹、声发射及块体特征角度出发,结合断裂韧度计算,对短芯压缩(SCC)试样进行了数值研究。结果表明：随着切槽间距比(C/H)的增加,试样破坏模式会由纯剪向拉剪混合过渡;声发射模式前震-主震-后震型(C/H≥0.3)的转变与块体破坏特征也验证了这一结果;当C/H=0.2时,计算所得的断裂韧度与室内试验测得的值相符,验证了所采用方法对于Ⅱ型断裂韧度测试的准确性。借助离散单元法阐明了短芯压缩试样的破裂特征,从裂纹扩展的角度明确了切槽间距变化对破坏形态及破坏模式影响的规律,可为实验室精确测量岩石Ⅱ型断裂韧度提供参考。     

矿山压力问题的离散元-有限元耦合分析

本文介绍了离散元的基本理论,提出了离散元锚杆模拟基本原理,离散元与有限元耦合计算式,并用自编D-I-1程序分析了两个典型算例。     

沥青混合料三维离散元模型及其重构技术

为了真实反映沥青混合料的结构特征,构建沥青混合料微观结构模型,解决沥青混合料微观结构分析存在的关键问题,采用多模型体随机产生技术,以球形单元为基本计算单元,多个球形单元粘结在一起形成不同形状的多面体与混合料中粗集料匹配,较小的具有粘性的球形单元（一般小于0.1 mm）模拟沥青玛蹄脂,从而重构沥青混合料微观结构.与传统重构技术相比,该方法无需大量试验及复杂的处理技术,操作简单;不仅能够考虑沥青混合料中粗集料的形状、级配、空间排列及表面纹理等情况,而且能够考虑特殊颗粒（针片状颗粒）体积分数等条件.     

基于多刚体离散元模型的深海采矿系统动力学分析

深海采矿系统的扬矿管线长达数千米,呈现出大位移、小变形的几何非线性特性。采用多刚体离散元方法对长管线系统进行计算分析。首先,从静态分析和动态分析两方面,给出2个典型算例,证明该方法的有效性;然后,将离散元方法用于中国1km深海采矿系统的动力学分析,讨论不同海流方向下整体系统的联动性能,并与有限元方法进行对比。计算结果表明,对于形状简单的长管线系统,在同等精度下多刚体离散元方法计算速度较有限元法的计算速度提高了近8倍。     

岩体动静力稳定分析的三维离散元数值模型

离散单元法是一种适用于不连续岩体稳定分析的数值方法，可用于模拟岩体的大变形及系统的失稳破坏过程。提出了一种可用于岩体动静力稳定分析的三维离散元模型的凸多面体角边修圆模式及接触关系检测算法，此法将接触区域分为角区域、边区域和面区域，采用分级检索。对于接触刚度、阻尼系数、时步等参数作了讨论，同时建立了相应的动力学模型，并验证了振动台上的两刚块振动实验结果。结果表明：计算所得的加速度、位移过程曲线与试验结果吻合较好。该模型可分析在静力与动力作用下岩体的大变形失稳过程。     

利用离散元模型分析沥青混合料的空隙特性

空隙是沥青混合料细观结构特性的重要组成部分,水和空气存在于其中时会造成混合料的水损害与老化,另外空隙也是混合料结构中的薄弱点与缺陷,与混合料的受力特性与破坏过程紧密相关。该文利用离散元工具生成了具有级配特征的沥青混合料颗粒流模型,移植借鉴离散元流固耦合分析的方法来计算混合料中各空隙的位置与体积等参数,得到了混合料中的空隙分布特性,并与实际混合料试件上使用CT扫描与图像分析得到的结果进行了对比,证明了论文所用分析方法的有效性。     

用非连续介质力学模型研究混凝土的Ⅰ型断裂

为进行连续介质到非连续介质转化的数值模拟,实现结构破坏过程的仿真分析,将固定和旋转的弥散裂缝模型与变形体离散元方法结合应用于混凝土、岩石等准脆性材料的受拉开裂过程分析。通过对比三点弯梁试验的数值模拟结果与试验结果,验证了模型能够定量预测裂缝的发生及开裂过程中的变形,获得了合理的结构荷载位移响应曲线,同时旋转裂缝模型同固定裂缝模型相比可以一定程度上避免剪切锁死现象。方法为连续非连续介质统一力学模型的进一步研究奠定了一定的理论基础。     

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.     

可变形B样条曲线曲面模型及其有限元求解

可变形模型对于轮廓提取及表面重建具有重要的意义。表面重建及轮廓提取的过程就是可变形模型在模拟外力的作用下朝着目标轮廓变形的过程,基于B样条的可变形模型结合了几何造型中广泛使用的B样条的优点,B样条方法是当前自由曲线和曲面描述中最广为流行的技术,作者从拉格朗日动力学方程出发,推导出可变形B样条曲线曲面模型的动力学方程,在对动力学方程的有限元求解中,对其单元划分及单元矩阵的求解过程进行了研究,通过程序算例,验证了有限元求解的有效性。     

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。     

非规则曲面的离散元法分析模型建模软件

在采用离散元法分析机械部件与颗粒材料接触作用时,需要建立机械部件（边界）的离散元法分析模型。分析可知,机械部件中与颗粒材料接触作用的零件表面,存在不能用初等解析函数表达的非规则曲面。为此,采用推进波前法（AFT：Advancing Front Technique）进行非规则曲面网格划分,把非规则曲面离散成三角形平面片的组合,同时添加运动属
性和材料特性参数,由此建立非规则曲面边界的离散元法分析模型。在对PRO/E软件进行二次开发的基础上,研制了非规则曲面边界建模软件。通过实例验证,初步证明了基于AFT边界建模方法和软件的可行性,为复杂结构机械部件工作过程的仿真分析奠定了基础。     

非阻塞性微颗粒阻尼的散体元模型

非阻塞性微颗粒阻尼（ＮＯＰＤ）是在传统颗粒阻尼和冲击阻尼技术基础上发展起来的一种复合阻尼新技术,具有良好的阻尼特性,因而表现出极佳的减振效果。文中建立了用于非阻塞性微颗粒阻尼分析的散体单元法模型（球体元模型）,利用接触力学理论合理地确定了各接触参数,对非阻塞性颗粒阻尼中的冲击能耗的摩擦能耗进行了计算机仿真研究。计算机仿真结果与实验结果有很好的一致性,为ＮＯＰＤ理论分析提供了一种新方法。     

非阻塞性微颗粒阻尼机理的散体元研究

基于作者所建立的球状散体元模型,从细观上研究了非塞性微颗粒阻尼（ＮＯＰＤ）的机理,为ＮＯＰＤ的进一步工程应用提供了理论基础,通过对微颗粒组合体与主结构相互耦合的计算机仿真,对微颗粒组合体与主结构之间能量传递及其运动过程中的能量损耗的定量计算分析,得取了ＮＯＰＤ阻尼机理的一般性结论：ＮＯＰＤ的摩擦耗能与冲击耗能具有相同数量级的阻尼效应,但微颗粒粒径越小,摩控耗能就越明显大于冲击耗;ＭＯＰＤ具有较宽的     

A Coupling Model of the Discontinuous Deformation Analysis Method and the Finite Element Method

Neither the finite element method nor the discontinuous deformation analysis method can solve problems very well in rock mechanics and engineering due to their extreme complexities. A coupling method combining both of them should have wider applicability. Such a model coupling the discontinuous deformation analysis method and the finite element method is proposed in this paper. In the model, so-called line blocks are introduced to deal with the interaction via the common interfacial boundary of the discontinuous deformation analysis domain with the finite element domain. The interfacial conditions during the incremental iteration process are satisfied by means of the line blocks. The requirement of gradual small displacements in each incremental step of this coupling method is met through a displacement control procedure. The model is simple in concept and is easy in numerical implementation. A numerical example is given. The displacement obtained by the coupling method agrees well with those obtained by the finite element method, which shows the rationality of this model and the validity of the implementation scheme.