基于PFC3D的粉质黏土三轴压缩破坏过程分析

为从细观角度探究粉质黏土在三轴试验加载过程中变形破坏演变过程,文中通过PFC(Particle Flow Code)3D软件模拟三轴剪切试验过程,从颗粒位移场、强接触组构变化、强接触力分布规律、配位数、黏结断裂等方面对粉质黏土变形破坏的细观演变过程进行分析研究。研究结果表明,试样剪切带随轴向应变增大而变窄,10%轴向应变时试样中部颗粒位移值最大;试验后期配位数相较于前期逐渐均匀化;黏结断裂随轴向应变的增大而呈线性增大,不完美黏结也随之增大,且试验初期没有发生黏结断裂;强接触力分布函数在试验中期显著增大而后期逐渐减小,且服从对数正态分布。研究成果以期为土体研究提供方法与参考。

香菇菌渣致密成型过程中颗粒黏结和断裂研究

为研究香菇菌渣颗粒致密成型过程中的颗粒接触黏结和断裂特性,进行了单轴压缩力学实验及声发射信号的检测,同时使用离散元软件PFC进行模拟分析,探究了香菇菌渣颗粒的接触黏结断裂、力链网络特性和不同孔隙率下的应力-应变曲线、颗粒组构变化等。结果表明:声发射计数随应力的增加而增加,至少有88.28%的声发射计数是由张拉型黏结断裂所贡献的;在应变为0.2、0.3、0.4和0.5时,力链数量分别递增为6304、7076、8080和9258,持续的压力作用增强了颗粒之间的胶结;在孔隙率为0.36、0.38和0.40时,接触数目分别增加了64.78%、66.55%和70.39%;张拉型黏结断裂数目分别占总数目的85.67%、90.20%和88.28%,远大于剪切型黏结断裂数目,颗粒更倾向于在垂直90°左右的方向上发生断裂。

考虑接触半径的离散元BPM模型参数标定

离散元BPM模型广泛应用于岩石等脆性材料的模拟仿真,在应用BPM模型前需要用大量的仿真实验进行参数标定工作,存在标定过程复杂随机性大的问题,研究不同参数对BPM模型的影响很有必要。对此采用单因素控制变量法讨论接触半径以及临界切、法向应力对整个标定过程的影响,对比分析不同临界切、法向应力下接触半径过小的局限性,并模拟接触半径为1.1R~2.0R下模型的破坏特征,讨论不同接触半径下模型的应力分布状况以及黏结键断裂因素。结果认为接触半径是影响模型应力分布的关键因素之一,选取合适的接触半径可更好的表征煤岩特性。基于EDEM软件与BPM模型理论,提出参数标定的经验方法,选取真实煤岩的实验室数据,通过虚拟的单轴压缩实验,对上述方法进行验证。结果显示当接触半径、法向刚度、切向刚度、临界法向应力、临界切向应力分别取:1.5 R、3.16×10^(8)、1.26×10^(8)、2.8×10^(6)、4×10^(6)时与实验值拟合良好,并在仿真过程发现选取合适的接触半径,可较好的表现出材料性能。该方法为离散元参数标定工作提供新的思考。

铁路碎石道砟静态压碎行为数值模拟

为揭示碎石道砟静态受压力学行为与破碎机理,用激光扫描仪获得道砟的真实几何形态,采用球形单元构建了道砟的离散元模型;通过定义单元间接触与黏结行为,模拟了30-60 mm粒径道砟的静态压碎过程,分析了压碎过程中载荷-位移响应以及内部力链和黏结断裂的分布与演化.结果表明：道砟静态压碎特征强度的离散性大且服从Weibull分布,这与已有试验结果一致;初始加载时,尖锐棱角和表面不平整导致道砟表面接触点应力集中与局部压碎,引起道砟翻转及接触状态变化,内部力链分布随之变化,载荷出现短暂回落;道砟稳定弹性变形阶段,部分单元间的接触力随载荷增大逐渐超过黏接强度,出现黏结断裂和局部微裂纹;当黏结断裂数量急剧增加到一定规模时,内部裂纹快速扩展,道砟最终劈裂破碎.

基于DEM的预磨机性能试验研究与分析

本文介绍了一种新型预磨机的结构与工作原理,为了分析磨机的性能,对预磨机几个主要工作参数(转速、填充率、球配)的影响与选择范围进行了分析。通过离散单元法来确定预磨机上述各工作参数对破碎效果的单因素影响,并提出可运用黏结键断裂数作为衡量破碎效果的指标之一;通过对各主要工作参数进行正交试验,得到预磨机在平均粒径下最佳工作参数组合是上层线速度为9 m/s、下层线速度为10 m/s、填充率为30%、球配为0.7,与仿真结果基本一致。

基于块体离散元的高速远程滑坡灾害动力学研究

高速远程滑坡的破裂及致灾机制一直是滑坡灾害难点之一。为了深入高速远程滑坡灾害动力学过程,本文提出一种基于块体离散元法的黏结断裂模型,并基于图形处理器(GPU)实现了高性能并行计算,进而开发了地质体从连续到破裂解体过程的耦合模拟平台–耦合离散元程序(CoDEM)。在此基础上以2000年西藏易贡滑坡为例,系统研究了滑坡体的"高位崩塌区崩解启动–老滑坡体复活–碎屑流高速流动–堰塞体形成"的全过程。通过对比数值计算结果和现场地质调查资料,表明计算得到的堆积范围、物质组成与滑坡实际状态较为吻合。根据滑坡不同阶段的运动特征,将滑坡灾害区分为4个部分:启动区、缓冲区、流通区和刹车区。

基于EDEM的立磨机工作参数仿真与试验研究

运用颗粒黏结建模思想构建矿石模型,以黏结键断裂现象描述矿石破碎,并应用于立磨机破碎仿真中。通过对立磨机结构参数及工作原理的分析,得出影响立磨机破碎效果的因素,并对这些参数的取值范围进行分析;同时针对上述参数设计单因素仿真试验与正交试验,对粉磨后的平均粒径进行筛分,分析结果得出立磨机在最佳破碎效果下的参数组合,验证了单因素仿真试验的准确性。