三维离散单元法软件系统TRUDEC的研制

用Ｃ语言研制了三维离散单元法软件ＴＲＵＤＥＣ。该系统利用动态松弛法求解力和位移；采用公共面法检查块体间的接触；并设计了较完整的前、后处理程序，以及友好的用户界面。实际应用表明：ＴＲＵＤＥＣ已初步具备了工程应用的水平。

岩质高边坡开挖变形的三维离散单元法分析

对一典型的反倾向层状结构岩质高边坡进行了非连续非线性三维数值模拟.数值模型中考虑了复杂的地质条件,同时模拟了进水口高边坡的控制性结构面和陡倾节理组,实现了边坡、引水隧洞的分步开挖及锚固.运用三维离散单元法(3DEC)进行了混合不连续和蜕化连续2种方式的求解,在比较不同求解方式所得计算位移的基础上,探讨了结构面对计算结果的影响,分析了进水口边坡在开挖、加固作用下的变形状况和稳定性.

基于直接法节理网络模拟的三维离散单元法计算

将直接法产生的节理网络模拟技术与三维离散元程序3DEC相结合,对结构控制型的工程围岩破坏问题提供了一种实用的方法。在硬岩中的较浅的工程开挖,岩体的破坏很大程度上是由结构面控制。因此,对优势的节理组的正确解译非常重要。直接法节理网络模拟技术对于正确识别岩体中的块体分布非常有效,其可以通过3DEC内置的FISH语言实现。最后给出了实例以说明求解过程与结果。

三维离散单元法及其在滑坡分析中的应用

介绍了三维离散单元法的基本原理,编制了相应的C语言程序,并对具体的滑坡实例进行了模拟,发现计算结果与已有研究成果较为一致,表明三维离散单元法是一种可以动态模拟山地滑坡行为的比较适宜的数值方法。

三维离散单元法在泥石流堆积研究中的应用

泥石流在河道汇流部的堆积会引起主河道河床和水流的改变。为了研究泥石流的堆积与输移规律,在对传统离散单元法(DEM)进行分析的基础上,提出了适用于计算泥石流运动的三维离散单元模型,并应用该模型计算了主河在无水(或弱水流)条件下,泥石流的堆积过程与堆积扇形态。在此基础上,提出了泥石流(采用离散单元法)与主河水流(用流体力学方法)交替计算的耦合模型,模型重点考虑了堆积体与水流交界面单元格中泥沙的沉积与输移,并按单元格中的流动状态和泥沙浓度来确定泥沙的沉积与输移。运用改进后的模型计算了无水和有水流作用下的两种堆积过程,其堆积体的纵向坡面变化、堆积扇的几何形态、泥沙浓度分布等,均得到了较详细的刻画。

基于三维离散单元法的大直径浅圆仓偏心卸料研究

为探讨大直径浅圆仓内粒状物料对仓壁的动态作用机理,采用三维离散单元法模拟了筒仓偏心卸料的全过程。不同尺寸的球形颗粒用于模拟仓内粒状物料,墙单元用于模拟筒仓仓壁。颗粒速度场和颗粒流动过程表明卸料通道自卸料孔向上方延伸呈漏斗状,与模拟实验结果相一致。随着偏心卸料的进行,仓壁静态侧压力不断减小,仓壁动态侧压力峰值出现在卸料的初始阶段,筒仓上部的超压现象比下部更为明显。靠近卸料孔一侧墙体更容易出现超压现象,最大超压系数为1.63,远离卸料孔一侧的仓壁在卸料阶段几乎不出现动态作用。

基于静态松弛法求解的三维离散单元法

将基于静态松弛解法的离散单元法推广至三维。论述了三维静态松弛离散单元法的特点和求解过程 ,建立了块体的静力平衡方程 ,并计算了两个算例。结果表明所提出的计算公式是有效的 ,静态松弛法比动态松弛法具有更高的效率。

三维离散单元法数值模拟中查找邻居元的一种新算法

将三维离散单元法 (DEM )运用到模拟泥石流运动的计算中时 ,发现查找邻居元耗费大量时间和空间。为了克服缺点 ,文中提出了一种新的算法———链树图法 ,并对其原理、算法、运行时间和空间进行分析。通过与原算法盒子空间法的比较表明 ,新算法在运行时间和空间都明显优于原算法。

基于三维离散单元法的隧道洞口段地震响应研究

隧道洞口段的震害在隧道地震灾害中占据了主要部分,这是由于隧道进出口是隧道唯一暴露的部分,所处的地质条件差,多为严重风化的堆积体,且覆盖层较薄所导致。隧道洞口震害又以洞口仰坡滑塌最为常见。计算中采用的地震波为加利福尼亚Cape地震波,结合汶川地震中受损的烧火坪隧道和龙洞子隧道建立端墙式和削竹式两种隧道洞口形式的计算模型。通过三维离散单元法对隧道洞口段进行地震动力响应模拟,直观显示隧道洞口段的破坏形态。从破坏形态得出相同材料属性和地震波情况下,端墙式洞门的较削竹式洞门的破坏更为严重。通过与隧道洞口段震害资料比较,验证三维离散单元计算程序数值模拟的可靠性。所得结论对隧道工程抗减震的研究具有重要的指导意义。

基于离散单元法的铝粉冲击加载过程三维数值模拟

基于离散单元法原理,应用三维离散元软件PFC3D对金属粉末的冲击加载过程进行了模拟,利用分离式霍普金森压杆实验验证了模拟结果。对压制过程中颗粒的运动情况进行了初步研究分析,发现颗粒的速度分布形状为不规则弧形,并存在分布梯度。刚受到冲击时,颗粒以横向移动为主进行重排,随着颗粒速度的增加,颗粒的运动方向逐渐向下偏移,以此规律,逐步传递。上部颗粒的垂直下移与下部颗粒的横向重排是颗粒间产生剪切的主要原因。

三维离散单元法在颗粒级配对管磨机功耗影响的研究与仿真

1引言 工程实际中常常遇到研究散粒体平衡和运动的问题．如运输技术中的物料输送，矿山机械中的采掘、洗选和装载。储仓技术中存储仓的强度、刚度和排料口尺寸的设计等。对这类问题通常是采用连续介质模型．用有限元和边界元等方法加以研究；但对于理想的散粒介质．往往不满足连续性的假定，

三维离散单元法及其在城市管道工程建设中的应用

通过大量的计算机模拟试验、物理模型试验及一定的理论分析,改进了三维离散单元法计算模型,并探讨了把该方法应用于城市管道工程建设中沟槽开挖边坡稳定性分析的可行性。

对三维离散单元法中块体接触判断算法的改进

三维离散单元法中块体间的接触判断一般采用间接方法。基于公共面法，引入直接判断法对传统的间接判断算法进行改进，并通过算例进行了对比，结果表明，改进后的算法比原算法具有更高的效率。

基于三维离散单元法的无筋砌体墙受力性能分析

针对砌体墙体为二相复合材料的特点,利用离散单元法软件3DEC建立顺砖砌筑式及一顺一丁式两种砌筑方式的砌体墙离散元模型,通过选取合理的本构关系及材料参数,模拟墙体在面内单调荷载及往复荷载作用下的受力性能,模拟结果的荷载-位移曲线及墙体破坏模式均与试验结果吻合较好。表明离散单元法可有效用于砌体墙的面内受力性能分析。

基于三维离散单元法的大跨径隧道洞口段管棚支护施工稳定性影响分析

利用三维离散元软件3DEC,针对福建省莆炎公路苏桥隧道左线出口成洞面段双侧壁导坑工法在管棚超前预支护未实施及实施两种情况进行稳定性仿真分析,以研究该区域的施工过程位移、内部应力分布特性等,并通过典型断面拱顶沉降等工程实测数据对比分析,阐述管棚支护工法在该类型隧道施工中的影响。

三维离散元法在巷道涌水量预测中的应用

对巷道涌水量预测方法进行研究,通过理论分析,探讨了离散元法在涌水量预测中应用的可行性,明确地给出了利用该数值方法进行涌水量预测的具体方法;采用3DEC程序进行二次开发实现了三维离散元法在涌水量预测中的工程应用。研究结果表明:基于渗流场与应力场耦合理论的3DEC离散元程序能够较为准确的进行开挖后巷道的涌水量的动态预测,其做为一种合理高效的涌水量预测数值方法,为类似工程提供了参考。

基于离散单元法的房屋地震破坏数值模拟

地震中砌体房屋倒塌破坏造成大量人员伤亡,本文采用基于离散单元法的颗粒流分析软件PFC3D数值模拟砌体房屋在地震作用下三维破坏过程。模拟结果能较好地反映结构的倒塌过程,为地震救援中刀具的改进和挖掘提供技术参考。

基于数字单元法的三维正交织物微观几何结构建模

为了反映织物内部纱线的空间构型和微观几何结构,针对在织物建模过程中,因忽略纤维间的相互作用而引起的纱线截面形状变化的问题,基于数字单元法理论,提出了一种计算纤维间摩擦力的方法。通过纱线纤维化离散,用数值模拟和仿真方法模拟三维正交织物成型过程,建立了5种精度递进的微观几何结构数值模型。5种模型中的每根纱线分别由4、7、12、19和37根数字纤维表征。研究结果表明:随着纱线纤维化离散程度的提高,仿真时间延长,织物厚度减小,纤维体积分数增大,节点平均作用力下降速度变缓,势能变小;当每根纱线由19根数字纤维组成时,所建织物的微观几何结构数值模型与真实织物样本在显微镜下的内部切片图像较为吻合。

基于3DGIS和3DEC的地下洞室围岩稳定性研究

三维地理信息系统(3DGIS)在可视化和建模方面具有独特的优势,而三维离散元程序(3DEC)是基于离散单元方法在处理结构控制型的工程围岩破坏问题中最成熟的技术之一。借助于3DEC内嵌语言FISH,将两者的优势结合起来,为水利水电工程中的地下洞室围岩稳定问题的咨询提供了有力的工具。

锚固节理岩体等效力学参数三维离散元模拟

节理岩体是工程边坡的重要研究对象,通过数值模拟(3DEC)的方法研究了加锚节理岩体的力学特性。以龙滩水电站左岸边坡的锚固设计为例,推导了边坡加锚节理岩体的等效力学参数,进行了岩石数值单轴压缩试验、直剪试验以及岩体结构面直剪试验,对数值试验的结果进行了误差分析和修正,确定出加锚节理岩体的等效力学参数为:岩石的变形模量、内摩擦角、内聚力不变,结构面的内摩擦角不变,内聚力由50 kPa提高到122 kPa。所得结论与采用物理试验的试验结果相符,验证了用数值模拟方法进行岩石力学试验的可行性和可靠性。