基于颗粒流程序的黏弹塑性本构模型开发与应用

在深入研究西原体模型黏弹塑性特征的基础上,推导出不同塑性条件下的流变特性方程,并将其推广到离散单元法中,研究了颗粒间力与位移关系的数值积分方案,总结出颗粒流程序中接触本构模型开发方法,并基于二维颗粒流程序(PFC2D)开发出具有黏弹塑性特征的西原体接触本构模型。通过两个互相接触的固定球体之间的应力松弛试验,分3种情况验证了模型编制的准确性。利用取自张家洼铁矿巷道内的岩石试样,通过单轴和三轴压缩试验获取计算参数,并进行了单轴压缩蠕变试验的模拟,通过与室内蠕变试验结果的对比,验证了PFC2D中自定义西原体模型用于岩石流变特性研究的可行性。利用西原体模型与线弹性模型对D型深埋巷道进行分析计算和破坏模式研究,结果显示,西原体模型预测结果与Hoek-Brown准则理论结果更为接近。在围岩蠕变作用下,巷道两帮变形量大于顶板和底板,破坏程度更为严重,计算结果与现场监测数据基本吻合。根据巷道长期稳定性的要求,提出着重支护两帮的治理建议。

基于颗粒流程序的广义Kelvin模型及其应用

研究具有流变特性的由一个Maxwell体和任意个Kelvin体串联组成的广义Kelvin模型,并对其本构关系进行推导。在Microsoft Visual Studio平台上采用C++语言编译模型的头文件和源文件,开发出广义Kelvin模型的动态链接库(DLL)文件,在二维颗粒流程序(PFC2D)中对DLL文件进行加载调用,实现对广义Kelvin模型的开发。对含不同数量Kelvin体的广义Kelvin模型进行应力松弛模拟试验,得到接触力随时间的变化关系并与理论解对比,验证了开发模型的准确性。在此基础上,以某露天煤矿的含粉质黏土边坡为工程实例,利用开发的广义Kelvin模型对其失稳过程进行模拟,所得结果与边坡现场特殊的帽檐形破坏模式相符,而与采用普通线弹性模型模拟得到的边坡失稳形态为"圆弧滑动"不一致,说明该模型可用于研究此类含粉质黏土边坡失稳的破坏机制,并在此基础上,提出了对该类含具有流变特性的粉质黏土边坡的处治建议,研究结论可为今后类似研究提供有益的参考。

基于颗粒流程序的仿真节理岩体模型及其应用

为实现采矿巷道周边节理网络的仿真模拟以及节理岩体中巷道的稳定性分析,构建了包含颗粒流块体模型、原生节理网络和次生节理网络的仿真节理岩体模型。针对岩体内部次生节理产状和面积不可准确测量的难题,提出了卸荷作用下次生节理产状和面积的计算方法:根据开挖前后应力张量变化计算卸荷方向,利用Fisher分布函数生成围绕在卸荷方向附近的随机节理产状;监测卸荷前后颗粒中储存能量的变化,计算节理面积和半径。通过布置测线方式获得巷道中原生节理密度和产状信息,利用Monte-Carlo方法实现对原生节理的重建;利用次生节理计算方法实现次生节理网络的建立,从而建立仿真节理网络以及仿真节理岩体模型。计算结果显示:无节理模型中顶板和底板先破坏,以张拉破坏为主;而在仿真节理岩体模型中节理部位最先破坏,原生节理以剪切破坏为主,次生节理以张拉破坏为主,在高应力作用下巷道周边基本全部破坏,需整体支护且重点在左右两帮。该计算方法可为节理岩体中巷道的稳定性计算提供参考及建议。

粉粒体斜面慢速流的三维颗粒流程序仿真

为了研究粉粒体斜面慢速流的机理,在分析粉体流动性影响因素的基础上,应用颗粒离散元法三维颗粒流程序建立斜槽仿真模型并进行三维流动过程模拟,观察颗粒在斜槽内的流动情况及单个颗粒在流动过程中的受力、位移和速度,测量颗粒内部力场和颗粒速度场变化。结果表明,随着斜槽倾角的增大,粉粒流的速度呈连续、不均匀增大,堆积颗粒之间的接触力与不平衡力显著增大,并对流速产生一定的影响。

基于颗粒流程序的ATB-30下面层细观响应

采用颗粒流程序建立了ATB-30下面层细观模型,模拟了施工时车辆荷载作用下ATB-30下面层的受力特性,追踪了标准轴载作用下ATB-30颗粒间接触力的演化及不同位置处颗粒的位移,比较了ATB-30与AC-20颗粒间接触力细观响应的差异.结果表明:颗粒间接触力的大小、延伸方向各异,较大的接触力出现在大颗粒间,施加荷载前颗粒间最大接触力为7.051×104N;荷载作用后最大接触力为1.393×105N,与未施加荷载相比增加约1.98倍,在轮胎下方接触力分布较密集,接触力较大;沿竖直方向颗粒位移逐渐减小,且轮隙处颗粒位移小于轮胎正下方颗粒,左右轮下方颗粒产生的位移最大差异出现在深度为0.04 cm处,两者相差0.28 mm.

基于颗粒流程序的ATB-30下面层细观响应研究

为了研究ATB-30下面层在荷载作用下的细观响应,利用颗粒流程序生成ATB-30下面层的细观模型,在施加标准轴载后,追踪了细观模型颗粒间接触力的演化、不同位置处颗粒的位移。模拟结果表明:颗粒间接触力的大小不同、延伸方向各异,较大的颗粒间形成较大的接触力,施加荷载前模型的最大接触力为7.051×104 N;荷载作用后,ATB-30细观模型的最大接触力为1.393×105 N,比未施加荷载时增加了约1.98倍,接触力的分布在轮胎下方较密集,且接触力较大;沿深度方向颗粒的位移逐渐减小,两轮轮隙处颗粒的位移明显小于左右轮中间处的颗粒,并且左右轮中间处颗粒产生的位移相差不大,最大差异出现在深度为0.04cm处,两者仅相差0.28mm。

基于颗粒流程序的矿区重载下级配碎石分析

为了研究矿区重载作用下级配碎石的细观力学响应,利用颗粒流程序构建了不同厚度级配碎石的矿区道路细观结构,在施加矿区典型矿车荷载条件下,追踪了道路结构内部颗粒的接触力、位移变化情况,并监测了荷载作用下级配碎石底部平均应力、轮胎中间竖向位移.结果表明：施加重载后,细观模型内部的接触力网和位移矢量出现各向异性,主要分布于荷载下方,随着深度的增加,荷载的影响逐渐减小;在厚度为40 cm时测量圆1和测量圆3的配位数最大,测量圆2在45 cm时配位数出现最大值;随着厚度的增加,XX和YY方向平均应力基本呈增加的趋势,在45 cm处出现峰值;最大接触力和平均接触力的最大值所对应的厚度分别为45 cm和40 cm;左右轮胎中间竖向位移在厚度为45 cm时出现最小值;矿区重载级配碎石层的推荐厚度为40～45 cm.

沥青混合料劈裂试验的颗粒流程序模拟研究

为了从细观角度模拟分析沥青混合料的低温开裂行为,选取了4种集料类型、4种矿料级配类型,运用颗粒流程序PFC2D内置"Fish"语言,重构了包含沥青砂浆和粗集料在内的沥青混合料细观数字试件,采用离散元方法实施了虚拟劈裂试验。研究结果表明:离散元模拟得到的劈裂抗拉强度与室内试验结果的匹配程度较好;试件在加载至峰值荷载前,内部已萌生一定数量微观裂纹,极值点荷载后微观裂纹数量大幅增加;高强度集料组成的混合料基本沿着集料与砂浆的界面发生破坏,低强度集料则部分会被裂纹贯穿;基于颗粒流程序的虚拟劈裂试验可以作为研究沥青混合料断裂特征的辅助手段。

基于颗粒流程序分析河道采砂对堤防稳定性的影响

为了研究河道采砂对河堤稳定性的影响,采用颗粒流程序(PFC)从细观角度监测并分析采砂坑形状、离堤脚的距离及采砂坑深度3个参数的变化对堤防稳定性的影响,得到堤防坡顶、坡中和坡底筑堤材料孔隙率随采砂坑参数变化的规律;运用强度折减法原理和特征点位移判据法计算堤防抗滑稳定安全系数,得出河道采砂方式与堤防抗滑稳定性的内在联系。研究结果表明:孔隙率变化可反映土体细观颗粒变化,利用孔隙率可以追踪在不同采砂条件下河堤各部位细观土体的流失破坏过程;河道采砂方式对堤防抗滑稳定性有较大的影响,采砂坑离堤脚越近,堤防抗滑稳定安全系数越低。因此,在正常设计中采砂坑与堤脚之间应保持足够的安全距离。

基于颗粒流程序的粉体物料料斗建模与平衡分析

为了研究粉体物料料斗内颗粒流动的内在机理,应用颗粒离散单元法建立仿真模型,利用颗粒流程序三维版模拟物料料斗卸料过程中粉体物料流动堆积过程,观察粉体物料在料斗中的动态流动,记录标记粒子在模拟过程中受力和速度的变化,并分析粒子在静、动状态下对料斗侧壁及堆积底面的压力变化。结果表明:颗粒流动速度在料斗出口处出现明显波动;颗粒间的微观不平衡力和接触应力在出口处显著增大,侧壁处初始时受压较大;在宏观流动过程中,料斗中心处的颗粒率先流出。

基于OpenGL的颗粒流程序数值模拟结果可视化

介绍了颗粒流程序模拟结果的可视化开发方法,并通过具体实例说明以OpenGL为基础的可视化实现步骤,结果表明,以OpenGL为基础的可视化方法可以直观、逼真地反映数值模拟结果的正确性。

基于颗粒流程序的非定常西原体模型

为实现岩石试样蠕变全过程的准确模拟,并从细观角度探究蠕变过程中微裂隙的发生和发展规律,在二维颗粒流程序(PFC2D)中开发出具有黏弹塑性特征的西原体流变接触本构模型,进一步提出包含两种非定常元件的非定常西原体模型,推导了模型本构关系和蠕变方程.在PFC2D中调用自定义西原体流变模型,通过参数调试,获得与真实试样具有相同强度特性的数值试样.以室内单轴压缩蠕变试验数据为基础,在Matlab中对模型非定常参数进行拟合反演分析.在此基础上,进行单轴压缩蠕变试验的模拟,计算过程中分别采用定常和非定常两种模型,并对微裂隙进行监测.对比分析结果表明:定常模型仅适用于衰减和稳定蠕变阶段;非定常模型也可用于描述加速蠕变阶段,从而准确模拟蠕变全过程;加速蠕变阶段主要是由微裂隙的加速发展而产生,加速蠕变将导致试样剪切破坏.

基于颗粒流程序的不同加卸载条件下泥岩蠕变破裂规律研究

为研究平顶山12矿泥岩在不同加卸载围压速率下的蠕变破裂规律,在Bugers蠕变模型的基础上引入非线性黏塑性体(NVPB)串联构成Bugers-NVPB模型,基于颗粒流理论建立颗粒间力与位移的数值积分方案,二次开发出适用于二维颗粒流程序(PFC^2D)且具有加速蠕变特性的黏弹塑性蠕变模型。建立PFC2D模型,并进行单轴压缩和三轴分级加载蠕变的模拟,通过与室内试验对比,验证了Bugers-NVPB模型对于蠕变试验的可行性。在此基础上,进行单轴压缩和不同加卸载围压速率下蠕变试验,分析了不同条件下试样的破裂形态、微裂纹数量和破裂机制。结果表明:在加卸载围压条件下,泥岩蠕变破裂形态比单轴压缩条件下更为复杂,且微裂纹总数更多;随着加卸载速率的增加,泥岩蠕变破裂形式由以剪切破坏为主,向张拉破坏为主过渡,微裂纹发育的局部化效应更加显著,微裂纹总数有所减少;在蠕变破裂阶段,试样均产生大量的张拉裂纹,且随着加卸载速率的减少,试件中较少的剪切裂纹对宏观破裂形态的影响愈加显著。

一种源程序到控制流图的自动生成方法

将源程序转换为控制流图是软件工程领域中逆向工程的研究内容之一。本文给出了一种由源程序生成其对应的控制流图的方法和实现技术。该方法和技术也可应用于程序分析及软件维护等方面。

程序控制流图自动生成的算法

运用程序控制流图,可以方便地度量程序的逻辑复杂度,确定软件测试中控制结构独立路径的基本集合。文章提出了根据程序设计的伪码,自动生成程序控制流图的数据结构和详细的算法,为进行控制优化、软件基本路径测试以及程序控制相关性分析提供了良好的基础。

Solaris环境下基于流机制的驱动程序和模块设计

文章以开发基于软件方式实现的安全产品为背景，要求在DLPI和IP之间插入一个模块，我们详细分析了Solaris的流机制，说明了流驱动程序和流模块的开发。

一种基于逆向程序流的程序切片算法

传统的程序切片方法一般基于程序依赖图(PDG)和系统依赖图(SDG)的可达性算法,但是在建立PDG和SDG的过程中会计算一些与切片无关的数据依赖,造成时空资源的浪费及切片效率的降低。提出了一种基于程序逆向流的切片算法,它事先建立逆向程序流,再从切片点开始沿逆向程序流扫描程序以获得程序切片,只计算与切片相关的数据依赖,从而提高了切片计算的时空效率。通过实验发现该算法具有一定的可行性和实用性。本算法适用于包括Fortran、C等编程语言在内的命令式程序的切片生成。

Windows CE.net下的流设备驱动程序设计

介绍了WindowsCE.net嵌入式操作系统的设备驱动模型,分析了WindowsCE.net的系统组件与流设备驱动程序、应用程序之间的关系。结合S3C2410的ADC设备的驱动编写,阐述了流接口设备驱动程序的开发方法,对ADC设备的驱动各个模块的具体实现作了详细说明,为开发类似设备驱动程序提供参考。

自动机在程序控制流图分析中的应用

本文谈论了自动机和程序流图的相似之处,提出了用自动机来描述程序控制流程的方法。

并行程序控制流图可视化的实现

介绍了并行化编译器，在研制并行化编译器过程中，实现了程序控制流图的可视化。着重分析了抽象语法树(ＡＳＴ）中的控制流信息，给出了两种语句节点定位算法，在Ｘ－ｗｉｎｄｏｗ下实现了图形界面。