基于離散元的土石混合料動力特性分析.pdf

1、土石混合料作為一種工程材料已越來越廣泛應用于土木、水利和交通等基礎工程領域。土石混合料是一種離散介質結構,由粗、細顆粒組成,有一定級配和一定粘聚性的混合料,因此其物理力學性質較難把握。目前應用數(shù)值方法對土石混合料動力特性的研究還相對較少,在外力作用下,土石顆?？赡軙a(chǎn)生滑動、滾動、撓曲和壓碎等現(xiàn)象,已經(jīng)很難用要求位移連續(xù)及應力連續(xù)的有限單元法來分析。要研究振動機械與土石料顆粒之間的相互作用、顆粒受迫振動、顆粒激勵響應以及顆粒堆積行為等問

2、題,離散單元法給研究此類問題提供了一種有效的途徑,因此本文采用離散單元法來研究土石混合料的動力特性。論文在三維離散單元法研究的基礎上,以河南省境內(nèi)的燕山水庫為工程背景,主要研究內(nèi)容及相關結論如下:
　　 (1)介紹三維離散單元法的基本原理,詳細闡述了離散單元法的基本思想、物理模型、接觸本構模型以及剛度、阻尼系數(shù)、時間步等計算參數(shù)的確定方法,并對于離散單元法計算參數(shù)的選擇及其對計算的影響也作了深入的研究。
　　 (2)分析

3、顆粒離散單元方法建模的一般過程,對顆粒的生成、邊界條件的設定、顆粒集合體平衡和穩(wěn)定狀態(tài)的形成及顆粒的最終生成進行深入的探討。
　　 (3)應用FISH語言采用蒙特卡洛隨機生成的方法編制三維顆粒離散元仿真程序,對便攜式落錘彎沉儀(Portable Falling Weight Deflector,簡稱PFWD)作用于土石混合料的過程進行動態(tài)數(shù)值模擬,將模擬結果與PFWD實測結果進行對比分析,結果發(fā)現(xiàn)兩者非常接近,從而驗證了程序的正

4、確性。
　　 (4)研究了微觀參數(shù)如顆粒密度、剛度,接觸粘結力以及顆粒之間的空隙率對彎沉曲線及應力曲線在峰值、時延、脈沖寬度方面的影響,并針對顆粒密度、剛度,接觸粘結力以及顆粒之間的空隙率影響因素建立四種模型,給出微觀參數(shù)對宏觀動力響應的分析,得出其相應的結論,以便為利用PFWD進行土石混合料施工質量的控制提供理論依據(jù)。
　　 本文揭示了土石混合料的微觀參數(shù)對宏觀動力響應的影響機制,為進一步開展土石混合填料的含水量、壓實