基于体素网格划分的二维DDA接触粗检测优化算法

接触检测在非连续变形分析方法计算流程中耗时占比最高。提出一种高效的基于体素网格划分的接触粗检测算法。该算法将符合特定条件的复杂块体剖到网格中,有效减少预检测获得的块体对数。本文的算法已整合到非连续变形分析程序中,经过经典算例测试,该算法相比现有算法优势明显。

东河口滑坡高速远程运动特性的影响因素研究

东河口滑坡是汶川地震触发的典型高速远程滑坡之一,本文利用非连续变形分析(DDA)方法,建立包含整体运动距离、前缘运动距离、整体速度和高速水平4个评价指标的评价体系,对影响东河口滑坡高速远程运动特性的3个重要因素(滑体内摩擦角φT、滑面内摩擦角φM、滑坡体节理形态)进行定量评价。研究发现,滑面内摩擦角对4个评价指标均有显著影响,滑体内摩擦角对滑坡的整体运动距离、前缘运动距离及整体速度具有明显影响,但对最大速度影响较小,仅为滑面内摩擦角影响下的21.8%,证实了滑体强度对滑坡高速远程运动能力的积极作用;另外,研究结果还表明节理形态对滑坡远程运动能力具有显著影响,在本文3种不同节理形态的算例中,原生块状节理对东河口滑坡总动能峰值分别约为散体结构和原坡体节理45°方向节理条件下的2倍和3倍。

二维颗粒非连续变形分析粘结算法改进

非连续变形分析(DDA)采用隐式格式,使用位移作为未知数,通过势能最小原理建立平衡方程将块体间的接触问题与块体本身的变形统一到方程中,具有理论推导严密、计算精度高等特点。基于颗粒的DDA方法在模拟砂土、岩石破坏等方面有独特的优势,并逐渐得到重视。为了模拟岩石破坏,需要引入粘结算法来描述连续介质的变形特征,而合理的粘结算法能够更好地模拟颗粒间的胶结作用。在二维颗粒DDA的框架下,建立了一种新的粘结模型。该粘结模型由法向粘结、切向粘结和转动粘结三部分组成,除了能抵抗颗粒间的嵌入和滑移外,还能抵抗颗粒间的相互转动。并在该模型的基础上,建立了相应的粘结破坏准则。最后基于Matlab模拟了岩石的单轴压缩和直剪实验,通过与实验结果对比验证了模型的准确性和有效性。

金和银纳米粒子二维周期阵列的光学性质

本文利用离散点偶极子近似方法(DDA)研究了金和银纳米粒子二维周期阵列的光学性质。研究结果表明二维周期阵列的消光性质及其表面等离子共振(SPR)波长受到阵列内粒子组成材料、粒子形状尺寸、阵列周期和阵列排布方式等因素的影响。对于二维正方阵列,当周期较小时(一般小于300 nm),阵列的共振波长主要取决于粒子组成材料和形状尺寸;当周期与阵列单体的共振波长附近时,阵列的消光谱中会出现极窄且锐的SPR共振峰,峰位只与阵列的周期值相关。改变阵列在平行和垂直于入射光偏振方向的周期,可以方便地调节二维长方阵列的共振峰的峰位和峰宽。