基于離散元的土石混合料動(dòng)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(yīng)用于土木、水利和交通等基礎(chǔ)工程領(lǐng)域。土石混合料是一種離散介質(zhì)結(jié)構(gòu),由粗、細(xì)顆粒組成,有一定級(jí)配和一定粘聚性的混合料,因此其物理力學(xué)性質(zhì)較難把握。目前應(yīng)用數(shù)值方法對(duì)土石混合料動(dòng)力特性的研究還相對(duì)較少,在外力作用下,土石顆?？赡軙?huì)產(chǎn)生滑動(dòng)、滾動(dòng)、撓曲和壓碎等現(xiàn)象,已經(jīng)很難用要求位移連續(xù)及應(yīng)力連續(xù)的有限單元法來分析。要研究振動(dòng)機(jī)械與土石料顆粒之間的相互作用、顆粒受迫振動(dòng)、顆粒激勵(lì)響應(yīng)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(dòng)力特性。論文在三維離散單元法研究的基礎(chǔ)上,以河南省境內(nèi)的燕山水庫(kù)為工程背景,主要研究?jī)?nèi)容及相關(guān)結(jié)論如下:
　　 (1)介紹三維離散單元法的基本原理,詳細(xì)闡述了離散單元法的基本思想、物理模型、接觸本構(gòu)模型以及剛度、阻尼系數(shù)、時(shí)間步等計(jì)算參數(shù)的確定方法,并對(duì)于離散單元法計(jì)算參數(shù)的選擇及其對(duì)計(jì)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(duì)顆粒的生成、邊界條件的設(shè)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(jìn)行深入的探討。
　　 (3)應(yīng)用FISH語言采用蒙特卡洛隨機(jī)生成的方法編制三維顆粒離散元仿真程序,對(duì)便攜式落錘彎沉儀(Portable Falling Weight Deflector,簡(jiǎn)稱PFWD)作用于土石混合料的過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬,將模擬結(jié)果與PFWD實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者非常接近,從而驗(yàn)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(jié)力以及顆粒之間的空隙率對(duì)彎沉曲線及應(yīng)力曲線在峰值、時(shí)延、脈沖寬度方面的影響,并針對(duì)顆粒密度、剛度,接觸粘結(jié)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(duì)宏觀動(dòng)力響應(yīng)的分析,得出其相應(yīng)的結(jié)論,以便為利用PFWD進(jìn)行土石混合料施工質(zhì)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(duì)宏觀動(dòng)力響應(yīng)的影響機(jī)制,為進(jìn)一步開展土石混合填料的含水量、壓實(shí)