一种模拟堆石料的二维多边形离散单元法及程序

在考虑堆石料真实颗粒形状的基础上,将每个颗粒用一个多边形离散单元表示,基于一种线性搜索算法对多边形-多边形之间的接触详情进行检索计算,引入基于势能原理的法向多边形-多边形接触模型及切向库仑摩擦模型,形成了一种多边形离散元计算方法,并开发了相应的PDEM程序。可以从颗粒尺度层面展示颗粒之间的相互作用以及每个颗粒的位移和转动,帮助进一步揭示颗粒的细观特性(形状、大小、材料特性等)对堆石料的宏观强度和变形的影响。最后采用PDEM程序对某粗粒料的二维模型试验进行了数值模拟,得到了与室内试验一致的应力变形规律,展现了其方法和程序用于研究堆石料的有效性。

堆石体宏细观力学特性演化机制的离散元模拟

以具有尖角的堆石颗粒材料为研究对象,采用自主开发的多边形离散单元法程序PDEM对其在双轴压缩试验过程中的宏-细观力学特性及变形破坏机制进行系统分析.根据数值试验中试样在不同围压下应力及变形的发展,从颗粒运动角度探讨试样宏观应力应变剪胀特性演化的细观机制;细观组构与宏观应力变形的发展之间具有同步性,反映试样宏细观演化的统一性;通过对颗粒细观各向异性的统计分析,揭示颗粒间摩擦及咬合作用是维持细观力学结构相对稳定的重要因素;通过对力链网络的形态演化分析,发现试样大主应力方向与各向异性主方向一致,力链密集程度随压缩过程先上升后下降,试样孔隙度也随之先减小后增大,反映了试样宏观先减缩后剪胀的特性.