巖土顆粒材料的連續(xù)離散耦合數(shù)值模擬

目錄
第1章 連續(xù)離散耦合分析方法 1
1.1 接觸力模型 2
1.1.1 接觸問題的一般描述 2
1.1.2 二維情況下的接觸力計算 3
1.1.3 三維情況下的接觸力計算 6
1.1.4 線性接觸模型 9
1.2 接觸檢索 10
1.3 顆粒變形 13
1.3.1 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 13
1.3.2 動力平衡方程 17
1.3.3 顯式時域積分 20
1.4 本章小結(jié) 20
參考文獻(xiàn) 21
第2章 顆粒形狀和顆粒破碎 23
2.1 隨機(jī)多面體顆粒 24
2.2 三維激光掃描顆粒 25
2.3 顆粒形狀表征 27
2.4 內(nèi)聚力開裂模型 30
2.4.1 裂紋起裂準(zhǔn)則 32
2.4.2 裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則 34
2.5 本章小結(jié) 36
參考文獻(xiàn) 36
第3章 單顆粒的破碎特性 39
3.1 真實形狀顆粒破碎模擬 40
3.1.1 顆粒形狀數(shù)據(jù)庫 40
3.1.2 單顆粒壓縮試驗 42
3.1.3 開裂和破碎模式 43
3.1.4 顆粒破碎強(qiáng)度統(tǒng)計 46
3.1.5 顆粒碎片質(zhì)量分布 48
3.2 顆粒破碎強(qiáng)度的尺寸效應(yīng) 49
3.2.1 尺寸效應(yīng)研究進(jìn)展 49
3.2.2 顆粒壓縮試驗 50
3.2.3 界面強(qiáng)度的敏感性 51
3.2.4 破碎強(qiáng)度的統(tǒng)計分析 53
3.3 局部約束模式對顆粒破碎的影響 54
3.3.1 顆粒局部約束模式 54
3.3.2 多約束顆粒壓縮試驗 56
3.3.3 破碎模式和破碎強(qiáng)度 60
3.4 本章小結(jié) 63
參考文獻(xiàn) 64
第4章 單顆粒的沖擊破碎特性 71
4.1 沖擊碎片形狀與分形特性 72
4.1.1 沖擊破碎研究進(jìn)展 72
4.1.2 單顆粒沖擊試驗 73
4.1.3 破碎模式和碎片統(tǒng)計 77
4.2 不同斷裂機(jī)制對沖擊破碎的影響 85
4.2.1 沖擊破碎模擬 85
4.2.2 損傷-碎裂相變 88
4.2.3 開裂模式 89
4.2.4 碎片統(tǒng)計分布 92
4.3 無序性對脆性材料沖擊破碎的影響 95
4.3.1 顆粒無序性 95
4.3.2 顆粒沖擊試驗 96
4.3.3 破碎模式與碎片統(tǒng)計 96
4.3.4 無序性影響機(jī)制 100
4.4 本章小結(jié) 102
參考文獻(xiàn) 103
第5章 考慮顆粒破碎的巖土顆粒材料宏細(xì)觀力學(xué)特性 111
5.1 顆粒破碎的力學(xué)機(jī)制 112
5.2 三軸壓縮數(shù)值試驗 112
5.3 顆粒破碎對宏細(xì)觀力學(xué)特性的影響 113
5.3.1 宏觀力學(xué)特性 113
5.3.2 圍壓影響 116
5.3.3 破碎強(qiáng)度影響 119
5.3.4 能量耗散 120
5.4 本章小結(jié) 122
參考文獻(xiàn) 123
第6章 復(fù)雜加載路徑下的堆石體宏細(xì)觀力學(xué)特性 125
6.1 真三軸數(shù)值試驗 126
6.1.1 數(shù)值試樣 126
6.1.2 細(xì)觀參數(shù) 128
6.1.3 應(yīng)力應(yīng)變不變量 129
6.2 數(shù)值試驗驗證 130
6.2.1 常規(guī)三軸應(yīng)力路徑試驗 130
6.2.2 常規(guī)加卸載應(yīng)力路徑試驗 131
6.3 等靜水壓力等中主應(yīng)力系數(shù)的應(yīng)力路徑的三軸試驗 132
6.3.1 加載路徑 132
6.3.2 宏觀力學(xué)響應(yīng) 133
6.3.3 剪脹特性 138
6.3.4 三維強(qiáng)度準(zhǔn)則 140
6.3.5 細(xì)觀組構(gòu)信息 147
6.4 等比例應(yīng)變路徑試驗 156
6.4.1 材料失穩(wěn) 156
6.4.2 加載路徑 158
6.4.3 宏觀力學(xué)響應(yīng) 160
6.4.4 細(xì)觀組構(gòu)信息 164
6.5 本章小結(jié) 176
參考文獻(xiàn) 177
第7章 考慮顆粒延遲破碎的堆石體流變特性 181
7.1 堆石體流變機(jī)理 182
7.2 顆粒的延遲破碎 183
7.2.1 亞臨界裂紋擴(kuò)展理論 183
7.2.2 顆粒強(qiáng)度劣化模型 184
7.2.3 流變時間策略 188
7.3 堆石體流變數(shù)值試驗 189
7.3.1 雙軸流變數(shù)值試驗 189
7.3.2 顆粒強(qiáng)度劣化模型驗證 190
7.3.3 參數(shù)敏感性分析 192
7.3.4 細(xì)觀組構(gòu)信息 194
7.4 堆石體的流變特性 196
7.4.1 風(fēng)化侵蝕和循環(huán)加載的影響 196
7.4.2 堆石體流變的應(yīng)力歷史依賴性 198
7.5 本章小結(jié) 200
參考文獻(xiàn) 201
第8章 基于分形理論的堆石料級配優(yōu)化 203
8.1 分形理論及其在巖土工程中的應(yīng)用 204
8.2 顆粒粒徑-質(zhì)量分形模型 204
8.3 堆石料的級配分形特性 206
8.3.1 原型級配分形 206
8.3.2 室內(nèi)試驗級配分形 208
8.3.3 單顆粒破碎分形 211
8.4 堆石料壓實度試驗 212
8.5 三軸剪切數(shù)值試驗 214
8.5.1 常規(guī)三軸數(shù)值試驗 214
8.5.2 宏觀力學(xué)特性 215
8.5.3 細(xì)觀組構(gòu)信息 217
8.6 級配評價指標(biāo) 222
8.7 本章小結(jié) 223
參考文獻(xiàn) 224