基于離散元法的級(jí)配碎石形態(tài)重構(gòu)與力學(xué)性能模擬.pdf

1、離散元法由于能夠描述顆粒性材料的微觀接觸狀態(tài)而在巖土工程、道路工程中廣泛應(yīng)用，本文基于離散元軟件PFC2D開展級(jí)配碎石形態(tài)特征以及力學(xué)性能的研究。根據(jù)相關(guān)研究表明，作為路用最基本材料，碎石集料顆粒的形狀對(duì)于其力學(xué)特性具有顯著影響，而現(xiàn)有離散元法在模擬級(jí)配碎石的形態(tài)特征時(shí)還存在諸多不足，所以如何精確模擬級(jí)配碎石輪廓形態(tài)的同時(shí)保證模型的計(jì)算效率，對(duì)于道路工程數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)的研究具有重要意義?；诖吮菊撐闹饕獌?nèi)容如下:
　　(1)運(yùn)用Ag

2、gregate Image Measurement System(AIMS)分兩次進(jìn)行掃描，第一次掃描獲得每一檔粒徑的各形態(tài)數(shù)據(jù)分布，包括顆粒輪廓圖、棱角度系數(shù)、紋理系數(shù)、扁平率等;根據(jù)各檔粒徑的棱角度系數(shù)分布，進(jìn)行第二次掃描，篩選出27個(gè)樣本顆粒;對(duì)不同粒徑顆粒的形態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究形態(tài)特征分布規(guī)律;
　　(2)結(jié)合圖像處理技術(shù)，提出一種輪廓填充的粗集料顆粒成型的離散元方法，通過像素讀取、篩除，在PFC2D內(nèi)重構(gòu)二維輪廓形

3、態(tài);將顆粒形態(tài)指標(biāo)與顆粒數(shù)值模型一一對(duì)應(yīng)，建立二維的粗集料數(shù)值顆粒庫文件，以進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn)?zāi)M;建立一種基于形態(tài)特征分布的粗集料顆粒投放算法，可以根據(jù)同形態(tài)特征以及級(jí)配要求，投放不同形態(tài)的粗集料顆粒;
　　(3)為了解決采用重力投放算法無法獲得高密實(shí)度試件的缺陷，提出一種基于邊界判別算法的混合料成型方式，通過判斷左右邊界位置屬性，以確定粗集料骨架外部區(qū)域，該算法可以判斷本文所提出的極不規(guī)則且“鏤空”形狀的粗集料骨架區(qū)域，完成細(xì)集料的

4、快速填充;通過判斷圓盤周圍是否有接觸，來篩除因初始速度過大而逃逸的圓盤，并以實(shí)例分析該算法在成型試件時(shí)，粗細(xì)集料生成量的實(shí)際誤差;
　　(4)根據(jù)PFC2D原理，完善應(yīng)力控制和應(yīng)變控制的算法，根據(jù)材料密度的差異性和實(shí)驗(yàn)需要，提出基于空隙率的控制算法、基于干密度的控制算法，以快速計(jì)算和判斷集料顆粒的生成量;通過虛擬單軸貫入實(shí)驗(yàn)，研究PFC2D內(nèi)各項(xiàng)微觀參數(shù)對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響;建立不同檔單一粒徑、不同組合粒徑、SMA-13、AC-13