不规则颗粒及其集合体三维离散元建模方法的改进
本文选题:不规则颗粒 + 颗粒集合体 ; 参考:《岩土工程学报》2017年07期
【摘要】:以土石混合体中的不规则块石和含石量为40%的土石混合体室内大三轴试样为例,研究了如何针对当前岩土材料建模方法的不足进行改进以建立尽可能真实的不规则颗粒及其集合体的三维离散元模型。为了模拟块石的真实形态特征,明确了块石几何模型建模方法的控制参数及其确定方法,建立了与真实块石球度相同、棱角度相似的三维半真实离散元模型。为了计算模型的体积以用于模型密度优化及颗粒集合体孔隙率的计算,提出了一种三维离散元模型虚拟切片技术,结合数字图像处理技术可快速准确计算块石三维半真实离散元模型的体积。为了使得土石混合体大三轴试样三维离散元模型的密实度与室内试样保持一致并兼顾建模效率,提出了基于拟振动压实法和分层复制法的土石混合体大三轴试样三维离散元建模方法。研究结果表明:所提出的不规则块石几何模型建模方法控制参数较少且可分别对球度和棱角度进行单独控制;当块石离散元模型填充球体数较少时,其体积与对应几何模型体积相差较大,不能直接采用对应几何模型的体积;所建立的土石混合体数值试样与室内试样的细观结构特征基本相同,即块石随机散布于土体基质中。
[Abstract]:For example, the irregular block rock in the soil-rock mixture and the large triaxial specimen in the chamber of the earth-rock mixture containing 40% of the rock content are taken as an example.This paper studies how to improve the current modeling methods of geotechnical materials in order to establish the 3D discrete element model of irregular particles and their aggregates as real as possible.In order to simulate the real morphological characteristics of block rock, the control parameters and the determination method of the modeling method of block stone geometric model are defined, and a three-dimensional semi-real discrete element model with the same sphericity and similar angle as the real block stone is established.In order to calculate the volume of the model for the optimization of model density and the calculation of porosity of particle aggregates, a 3D discrete element model virtual slice technique is proposed.Combined with digital image processing technology, the volume of block stone 3D semi-real discrete element model can be calculated quickly and accurately.In order to make the compactness of the three-dimensional discrete element model of the large triaxial specimen of soil-rock mixture consistent with that of the indoor specimen, the modeling efficiency is considered.Based on pseudo-vibration compaction method and stratified replication method, a three-dimensional discrete element modeling method for large triaxial specimens of soil-rock mixture is proposed.The results show that the proposed geometric modeling method has less control parameters and can separately control the sphericity and the angle of edges, and when the discrete element model of block stone is less filled with the number of spheres,The volume of the model is different from that of the corresponding geometric model, and the volume of the corresponding geometric model can not be used directly, and the characteristics of the meso-structure of the soil-rock mixture numerical sample are basically the same as those of the indoor sample, that is, the block stone is scattered randomly in the soil matrix.
【作者单位】: 武汉大学土木建筑工程学院;武汉轻工大学土木工程与建筑学院;中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金项目(41272342)
【分类号】:TU411
【参考文献】
相关期刊论文 前6条
1 金磊;曾亚武;李欢;李晶晶;;基于不规则颗粒离散元的土石混合体大三轴数值模拟[J];岩土工程学报;2015年05期
2 黄青富;詹美礼;盛金昌;罗玉龙;张霞;;基于颗粒离散单元法的获取任意相对密实度下级配颗粒堆积体的数值方法[J];岩土工程学报;2015年03期
3 刘广;荣冠;彭俊;侯迪;周创兵;;矿物颗粒形状的岩石力学特性效应分析[J];岩土工程学报;2013年03期
4 孔亮;彭仁;;颗粒形状对类砂土力学性质影响的颗粒流模拟[J];岩石力学与工程学报;2011年10期
5 贾学明;柴贺军;郑颖人;;土石混合料大型直剪试验的颗粒离散元细观力学模拟研究[J];岩土力学;2010年09期
6 史旦达;周健;刘文白;贾敏才;;砂土单调剪切特性的非圆颗粒模拟[J];岩土工程学报;2008年09期
【共引文献】
相关期刊论文 前10条
1 黄小波;薛正良;王炜;吕学伟;;制粒准颗粒堆积行为的数值模拟[J];钢铁研究学报;2017年07期
2 严颖;赵金凤;季顺迎;;块石含量和空间分布对土石混合体抗剪强度影响的离散元分析[J];工程力学;2017年06期
3 徐金明;赵丹;黄大勇;;基于实际分布的花岗岩颗粒流模拟几何模型[J];地下空间与工程学报;2017年03期
4 巩保平;冯勇进;刘洋;廖洪彬;王晓宇;冯开明;;HCCB-TBM包层Li_4SiO_4球床堆积结构的数值模拟[J];核聚变与等离子体物理;2017年02期
5 刘世伟;盛谦;龚彦峰;冷先伦;陈子婧;李建贺;;基于应力集中系数的抗剪强度取值方法及其应用研究[J];岩土力学;2017年S1期
6 杨智勇;曹子君;李典庆;方国光;;颗粒接触摩擦系数空间变异性对颗粒流双轴数值试验的影响[J];工程力学;2017年05期
7 王锋;;基于离散元理论的土石混合料剪切特性研究[J];河南理工大学学报(自然科学版);2017年03期
8 石崇;沈俊良;徐卫亚;王如宾;王伟;;Micromorphological characterization and random reconstruction of 3D particles based on spherical harmonic analysis[J];Journal of Central South University;2017年05期
9 蔡氧;张磊;钱劲松;;细砂路基碾压密实的颗粒流模拟与试验验证[J];同济大学学报(自然科学版);2017年04期
10 邱长林;王菁;闫澍旺;林澍;纪玉诚;;碎石保护结构防拖锚效果的DEM分析[J];天津大学学报(自然科学与工程技术版);2017年04期
【二级参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 WANG Yu;LI Xiao;ZHANG Bo;WU YanFang;;Meso-damage cracking characteristics analysis for rock and soil aggregate with CT test[J];Science China(Technological Sciences);2014年07期
2 徐文杰;张海洋;许强;于玉贞;;土石混合体直剪离散元数值试验研究[J];计算力学学报;2014年02期
3 蒋明镜;李涛;胡海军;;结构性黄土双轴压缩试验的离散元数值仿真分析[J];岩土工程学报;2013年S2期
4 周健;王子寒;张姣;邓益兵;;不同应力路径下砾石土力学特性的宏细观研究[J];岩石力学与工程学报;2013年08期
5 张超;展旭财;杨春和;;粗粒料强度及变形特性的细观模拟[J];岩土力学;2013年07期
6 周伟;谢婷蜓;马刚;常晓林;;基于颗粒流程序的真三轴应力状态下堆石体的变形和强度特性研究[J];岩土力学;2012年10期
7 丁秀丽;张宏明;黄书岭;卢波;张群;;基于细观数值试验的非饱和土石混合体力学特性研究[J];岩石力学与工程学报;2012年08期
8 宋来忠;彭刚;姜袁;;混凝土三维随机参数化骨料模型[J];水利学报;2012年01期
9 孔亮;彭仁;;颗粒形状对类砂土力学性质影响的颗粒流模拟[J];岩石力学与工程学报;2011年10期
10 刘东;谢婷蜓;马刚;常晓林;;颗粒形状对堆石体真三轴数值试验力学特性的影响[J];水电能源科学;2011年09期
【相似文献】
相关期刊论文 前9条
1 王东;杨溢;;大型离散元软件EDEM的功能特点[J];科技成果纵横;2009年03期
2 申志福;蒋明镜;朱方园;胡海军;;离散元微观参数对砂土宏观参数的影响[J];西北地震学报;2011年S1期
3 任建华,康建荣,何万龙;锚杆加固条带煤柱的离散元模拟分析[J];山西矿业学院学报;1997年02期
4 武力;屈福政;唐洪祥;;土压平衡盾构改性砂土流动特性的离散元模拟[J];水文地质工程地质;2009年03期
5 赵学亮;;颗粒集合体变形破坏特征离散元计算分析(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2010年04期
6 郑俊杰;苗晨曦;谢明星;张军;;界面特性及填料粒径影响格栅加筋性能的离散元研究[J];岩土工程学报;2013年08期
7 赵金凤;严颖;季顺迎;;基于离散元模型的土石混合体直剪试验分析[J];固体力学学报;2014年02期
8 安关峰,殷坤龙,唐辉明;黄土坡滑坡的离散元研究[J];地球科学;2002年04期
9 ;[J];;年期
相关会议论文 前7条
1 李世海;饶莹;赵满洪;田振农;;三维离散元块体-质点计算模型[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年
2 孙裕晶;梁留锁;张达;刘成铭;;食品咀嚼系统动力学分析方法[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
3 常新正;王宇新;狄少丞;郭禾;季顺迎;;基于GPU的颗粒离散元并行计算[A];颗粒材料计算力学研究进展[C];2012年
4 赵吉坤;陈佳虹;张慧清;;岩土细观破坏离散元模拟及力学特性研究[A];颗粒材料计算力学研究进展[C];2012年
5 蒋明镜;李秀梅;孙渝刚;胡海军;;考虑颗粒抗转动的砂土双轴试验离散元模拟[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
6 张锐;李建桥;;粘湿土壤离散元动态仿真模型研究[A];农业机械化与全面建设小康社会——中国农业机械学会成立40周年庆典暨2003年学术年会论文集[C];2003年
7 张锐;李建桥;;粘湿土壤离散元动态仿真模型研究[A];中国农业机械学会成立40周年庆典暨2003年学术年会论文集[C];2003年
,本文编号:1747276
本文链接:https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/1747276.html