三维距离势离散单元法

通过定义距离势函数,提出一种适用于空间任意凸多面体单元的三维距离势函数离散单元法。该方法采用归一化的计算方式,将势函数表征为接触体间的距离函数,并基于此建立接触力计算方程,明确了势函数的物理意义,使接触力计算更加合理,无需对各种可能的接触形式进行差异化处理。新方法克服了原有势函数物理意义不明、接触力计算受单元形式影响等重要缺陷,并突破了四面体单元的限制,可采用空间任意凸多面体单元。通过若干算例说明新方法的正确性和有效性。数值模拟结果表明新方法能够很好处理空间任意多面体单元复杂接触变换过程,准确处理复杂非连续介质的运动过程。

滑坡过程数值模拟的三维距离势离散元法

根据滑坡问题的普遍性与重要性,探讨了三维情况下滑坡体的运动路径及堆积范围等问题,提出了用于模拟滑坡体运动的三维距离势函数离散单元法.新方法利用任意形状多面体的最大内切球半径得到无量纲化的距离势函数,在此基础上推导出块体间法向及切向接触力的计算式.为验证算法的正确性,模拟了含节理边坡的倾倒、滑块的动力响应两个经典算例,计算结果与解析解、数值解吻合度高,说明新算法能够准确描述块体间及整体复杂的力学性质.最终,将该方法应用于唐家山滑坡运动的模拟,结果表明新算法能够模拟实际滑坡运动及反应其堆积特性.

距离势离散单元法

势函数离散单元法在接触力计算中存在势函数物理意义不明确、接触力计算与客观实际不符等重大缺陷。在已有研究的基础上,提出一种新型任意形状块体距离势离散单元法。该方法将势函数定义为接触体间归一化的距离函数,可以客观衡量单元间的嵌入程度,具有明确的物理意义,真实反映单元的接触刚度,使法向接触力计算更为合理。此外,新方法重新定义了切向方向矢量,提出切向接触力计算方法。新方法保留原势函数法所有优点,同时完善接触力计算受单元形式影响的不足,并突破三角形单元的限制,能够应用于任意凸多边形单元。通过若干算例说明新方法的正确性和有效性,可用于精确描述复杂非连续介质的运动过程。