基于颗粒流的胶凝砂砾石材料破坏机理研究

发布时间：2023-08-06 16:05

　　胶凝砂砾石材料是将胶凝材料、水、河床原状砂砾石或开挖废弃料经简易拌合形成的一种新型筑坝材料,具有经济、安全、施工方便等优点。胶凝砂砾石材料作为一种新型筑坝材料,不仅在水利工程中具有广泛的应用前景,其在铁路、公路、边坡工程、港口等领域也具有较为优越的应用价值。论文基于室内试验,以离散元颗粒流理论为基础,首先确定数值模拟中的细观参数对宏观力学行为的影响,再结合室内试验的结果,标定细观参数,确定定量关系;对完成标定试样在弹性阶段、塑性阶段、软化阶段裂纹的产生、发展、最终破坏的过程进行观察,通过试样内部应力变化研究材料的破坏机理,从而为进一步研究胶凝砂砾石的本构关系提供参考。论文的研究内容如下:1、通过室内试验,研究不同配合比下胶凝砂砾石材料应力-应变关系和最终破坏模式,为胶凝砂砾石的数值模拟提供依据;2、通过建立颗粒流试验模型,研究各细观参数对胶凝砂砾石材料宏观力学参数及破坏模式的影响,建立宏、细观参数的定量描述方法,为标定细观参数奠定基础;3、将宏-细观参数标定结果应用于数值模型试验分析,从细观角度研究试样在加载过程中应力的变化形式;同时,从细观角度研究试样裂缝的萌生、开展及贯通的过程,揭...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题研究目的及意义
    1.2 国内外研究概况及发展动态
        1.2.1 离散元的创立及发展
        1.2.2 胶凝砂砾石材料国内外研究现状
    1.3 论文主要研究内容和技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 技术路线
        1.3.3 论文创新点
2 胶凝砂砾石材料室内试验
    2.1 室内抗压力学试验设计
        2.1.1 实验设备
        2.1.2 试样制备
        2.1.3 试样加载
    2.2 试验结果
    2.3 本章小结
3 胶凝砂砾石材料颗粒流模型的建立
    3.1 概述
    3.2 颗粒流方法及计算原理
        3.2.1 PFC2D的基本假定及应用范围
        3.2.2 力与位移法则
        3.2.3 运动法则
        3.2.4 接触本构模型
        3.2.5 细观阻尼机制
    3.3 胶凝砂砾石材料二维数值试验模型
        3.3.1 试验实施步骤
        3.3.2 颗粒数量控制
        3.3.3 试样的制备
        3.3.4 应力初始化
        3.3.5 伺服控制
    3.4 本章小结
4 胶凝砂砾石材料宏-细观参数研究
    4.1 宏-细观参数关系
    4.2 细观参数对宏观力学性能的敏感性分析
        4.2.1 平行粘接刚度对宏观力学性能的敏感性分析
        4.2.2 接触粘接刚度对宏观力学性能的敏感性分析
        4.2.3 摩擦系数对宏观力学性能的敏感性分析
        4.2.4 平行粘接黏聚力对宏观力学性能的敏感性分析
        4.2.5 平行粘接抗拉强度对宏观力学性能的敏感性分析
    4.3 本章小结
5 胶凝砂砾石材料的细观破坏机理研究
    5.1 胶凝砂砾石材料的细观参数确定
        5.1.1 细观参数确定方法
        5.1.2 应力-应变曲线对比分析
        5.1.3 材料破坏形式对比分析
    5.2 胶凝砂砾石材料的细观破坏机理研究
        5.2.1 细观开裂演化过程
        5.2.2 力链场分析
        5.2.3 基于细观机理的应力-应变分析
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
攻读学位期间参与的科研项目及发表的学术论文
致谢
参考文献
附表



本文编号：3839633