基于离散元的颗粒材料中应变局部化形成与演化研究

岩土颗粒材料的应变局部化失效问题广泛存在于工程设计应用中,主要表现为介观尺度上的应变局部化现象和宏观尺度上的剪切带产生,目前在微观尺度上的形成机理尚不明确。为了系统研究颗粒集合体的应变局部化的形成与演化过程,通过使用离散单元法(Discrete Element Method,DEM)模拟了指定平面应变加载路径的真三轴试验,获取了宏观和微观尺度上的颗粒材料几何、运动以及力学信息。为了找出表征应变局部化特性的最佳特征量,比较了颗粒温度、波动位移和局部剪胀角等微观指标,发现波动位移在表征应变局部化方面与其他参数相比相关性更好,并选定其作为应变局部化表征变量。为了量化颗粒集合体从应变局部化开始产生到发育完成的具体应变区间,采用莫兰指数对波动位移的空间分布特征进行统计和分析,确定了颗粒集合体在弹塑性转换阶段的发育区间。进一步对颗粒集合体应变局部化发育区间内的波动位移空间分布进行探究,并统计不同空间区域内波动位移的概率密度函数,发现研究区域外部的局部塑性在过渡阶段停止演化,而内部塑性以逾渗模式发展。最终,通过波动位移的空间分布进行聚类分析,获得了描述介观尺度上应变局部化的团簇体模型。该模型可以将颗粒集合体宏观剪切带的形成与发育和单个颗粒的微观塑性发展相联系,刻画颗粒集合体从介观尺度上的应变局部化出现到宏观尺度上剪切带完全形成的演化过程。

基于X-ray CT原位三轴剪切试验的砂土颗粒材料微观动力学

将X射线断层扫描技术(CT)与原位三轴剪切试验相结合,分析渥太华砂在剪切过程中的微观动力学演化规律.在试验过程中共完成15次X射线扫描,使用图像分割算法进行颗粒分割并使用球谐函数重构颗粒的表面形貌,根据颗粒的多尺度形态指标序列实现整个加载过程中颗粒的准确匹配与追踪,并分析颗粒位移、转动、局部非仿射运动和局部孔隙率等微观动力学和微观结构指标的演化规律.在剪切过程中颗粒体系的竖向位移分布呈现2个锥形区域,颗粒的转动分布出现明显的X型剪切带.用于度量局部塑性变形程度的局部非仿射运动和局部体积分数呈现出较为明显的相关关系,表明颗粒微观动力学与其微观结构之间存在因果关系,局部自由体积较大的地方更易发生塑性变形.

抗转动对颗粒材料组构特性的影响研究

颗粒材料大多由不规则形状的颗粒组成,如砂土、谷物等,抵抗转动是不规则形状颗粒的固有特性。已有研究表明,颗粒抗转动特性对其宏观力学特性有显著影响。因此,在颗粒材料的细观数值模拟中或采用非圆颗粒,或在圆颗粒离散元模拟中采用考虑抗转动的接触模型。采用有限元-离散元耦合方法(FDEM)和离散元方法(DEM)分别对椭球形状颗粒和具有抗转动能力的圆球颗粒进行三轴剪切数值模拟,指出了采用抗转动接触模型考虑颗粒形状影响的局限性,并基于颗粒的局部排布结构揭示了形状影响的细观来源。峰值内摩擦角和剪胀均随着转动摩擦系数和形状偏离圆球程度而单调增加,但颗粒形状对它们的影响呈现出明显的收敛趋势。细观组构分析也表明,虽然颗粒形状和转动摩擦都能显著增强组构各向异性,但是组构各向异性的演化模式有明显的区别。造成以上结果的差异在于其抵抗转动的影响机制不同。转动摩擦是通过限制颗粒转动,增强了颗粒间的稳定承载能力,而非圆颗粒是通过咬合作用形成稳定的局部排列结构。由于椭球颗粒腹部比端部能够传递更大的接触力,颗粒受剪切后发生转动,颗粒长轴倾向于正交大主应力方向,呈现交错排列,颗粒间相互锁定。

遇水湿化对堆石体颗粒破碎和压缩特性的影响研究

堆石体遇水后产生的湿化变形会影响堆石坝的安全稳定运行,一直是工程界和学术界关注的焦点问题,但目前对湿化变形细观机理的认识还不够充分。采用室内试验、电镜扫描、连续-离散耦合分析方法,进行了湿化对堆石体破碎特性和压缩特性的影响研究。干燥和饱和状态的单颗粒破碎试验和SEM电镜扫描表明,遇水饱和导致颗粒的岩石矿物成分和微观结构发生变化,其孔隙、微裂纹等缺陷增多,颗粒破碎强度和表面摩擦系数降低。率定了干燥与饱和颗粒的细观参数,开展了干燥和饱和状态的单颗粒破碎和颗粒集合体单轴压缩的数值试验。遇水湿化对堆石体有润滑、软化和劣化作用,使堆石颗粒的摩擦系数、变形模量和破碎强度均出现了不同程度的降低。湿化使颗粒破碎强度降低了22.6%,使颗粒间摩擦系数降低了11.7%,使颗粒集合体的压缩模量降低了13.1%。破碎强度降低导致的颗粒破碎是堆石体产生湿化变形的最主要原因。

椭球颗粒体系剪切过程中自由体积的分布与演化

颗粒材料是一种复杂的多体相互作用体系,由大量离散的颗粒和其周围的自由体积组成.虽然颗粒的自由体积与颗粒材料的力学性能和变形特征的相关性已得到证实,但是由于表征上的困难,目前对非球形颗粒体系的局部自由体积的认识还不够充分.本文采用连续离散耦合分析方法进行了不同主轴长度的椭球颗粒试样的三轴剪切数值模拟,基于Set Voronoi算法对剪切过程中的颗粒试样进行了Voronoi元胞分割,分析了颗粒试验在剪切过程中自由体积的统计分布特性和演化规律,研究了颗粒形态对自由体积的影响.剪切过程中Voronoi元胞的各向异性逐渐增强,且各项异性增强程度随颗粒非球度的增加而增大,表明非球颗粒在剪切过程中经历更加强烈的重排列.具有不同非球度的椭球颗粒体系的局部孔隙比均服从k−Γ分布,且这个分布仅与颗粒体系的全局孔隙比相关,不受颗粒形态和剪切状态的影响.局部孔隙比的波动呈现非对称拉普拉斯分布,非对称参数刻画了局部自由体积收缩和膨胀的博弈,其与全局孔隙比呈线性关系.

SAP系统权限自动化设计与实现

SAP系统作为有限公司ERP核心系统,涉及有限公司人、财、物管理的整个业务链。由于公司组织机构及业务的复杂程度极高,为了规范企业内部的业务边界以及风险管控,必然带来ERP系统权限管理巨大工作量。有限公司通过根角色实施项目重构SAP系统权限架构,在根角色项目的基础上结合多年的业务经验,将权限自动化功能的设计与业务处理巧妙糅合,成功实施了SAP权限自动化项目,切实提高了SAP权限管控的自动化管理水平。

商业智能在财务指标展示及损益预测的实现

本文分析介绍一套通过对财务报表、指标数据、决策数据等信息的整合,并将整理好的信息及时推送给用户,以实现公司财务报表及时、便捷、有效地呈现给用户,同时为用户建立损益预测以提高决策能力的解决方案。此智能报表验证了不同系统间实现数据整合的可能性,解决了不同系统间数据不规范、不一致的问题,可直观地监测储量、产量、投资、油价、汇率、费用预算等因素发生变动时对利润的影响。

SAP系统基于根角色权限方案快速生成方法

大型企业机构改革、工作不断深化等带来的业务调整,使得SAP系统权限调整工作变得频繁。SAP系统是中海油的核心业务系统,贯穿整个公司的财务、采购、物流等重要环节,是企业内控审计和外部审计的重点系统,其权限管控有着极其严格的要求。如何保证权限控制精准实现,快速生成权限方案完成变更配置,将直接考验企业内控成效及企业业务推进速度。

Modbus通信协议在气田终端生产控制系统的应用

为了解决海洋气田陆地终端新增危废品库房火气控制系统与DCS系统的数据通信问题,利用一台S7-200PLC作为数据转换设备,构建了数据通信的网络拓扑结构,通过Modbus通信的方式实现危废品库房智能设备与DCS系统的数据通信。

颗粒形状对岩土颗粒材料传力特性的影响机制

颗粒材料广泛存在于堆石坝、路基等工程中,颗粒形状是影响其力学特性的主要因素之一,值得深入研究。本文采用连续离散耦合方法(Combined Finite and Discrete Element Method,FDEM)进行椭球颗粒集合体的三轴数值剪切试验。为进行颗粒材料的传力特性分析,本文基于密度聚类算法对颗粒接触区域的节点力进行聚合,识别了颗粒间的接触信息,分析了颗粒形状对宏细观力学响应的影响。在宏观力学响应上,随着形状逐渐偏离球形,颗粒体系的偏应力明显增大,且伴随着更强烈的剪胀行为。在细观力学响应上,颗粒形状改变会明显增多颗粒体系的接触数目;在加载后期,超强接触力和极弱接触力比例增大,接触力大小分布不均匀性增强;组构各向异性程度增大,其中接触法向与枝向量各向异性增幅最为显著。

颗粒断层泥黏滑运动的研究进展

地震是一种常见的地质灾害,是地层突然加速运动并释放能量的过程.由于自然界断层交界面的剪切滑动、碎裂、碾磨和黏土矿化等物理化学作用,大多数成熟地层交界面都充满着一层磨损颗粒材料,也即断层泥.已有研究表明断层泥的黏滑运动是浅源地震发生的可能机制,国内外大量学者将颗粒体系作为研究地震的模型体系.本文总结了近年来颗粒断层泥黏滑运动的研究进展,着重对颗粒断层泥黏滑运动的微观机制、黏滑运动的影响因素、机器学习在颗粒断层泥研究中的应用等方面的研究进行系统介绍,并对后续颗粒断层泥黏滑运动的研究趋势进行展望.