[目的]离散单元法(discrete element method,DEM)主要用于离散颗粒物料研究领域,非规则形状颗粒建模耗费大量时间,且模型精度对颗粒间的动力学响应特性有较大影响,故本文采用离散单元法研究水稻籽粒快速颗粒建模方法,旨在提高非规则形...[目的]离散单元法(discrete element method,DEM)主要用于离散颗粒物料研究领域,非规则形状颗粒建模耗费大量时间,且模型精度对颗粒间的动力学响应特性有较大影响,故本文采用离散单元法研究水稻籽粒快速颗粒建模方法,旨在提高非规则形状颗粒建模效率及精度。[方法]以‘中早39号’早稻籽粒为研究对象,通过非接触式3D激光扫描法重构籽粒3D模型;采用手动填充颗粒建模方法,设置球体坐标、接触半径及物理半径使填充颗粒模型三轴尺寸及体积接近实际籽粒;采用自动填充颗粒建模方法,对籽粒3D模型划分网格及获取网格单元坐标信息,然后通过工程离散单元法(engineering discrete element method,EDEM)中的应用程序编程接口(API)实现多球快速聚合颗粒建模;通过高斯拟合法对自动填充颗粒建模中的填充参数进行优化分析,并通过籽粒自然堆积角仿真与试验对比验证模型精度。[结果]重构籽粒3D模型与实际籽粒对比尺寸误差均在5%以内;手动填充颗粒模型填充球数164个,耗时约25 h,尺寸误差均在5%以上;自动填充颗粒模型填充球数203个,球体物理半径为1.2 mm时颗粒模型最优,耗时约1 h,尺寸误差除厚度外均在5%以下;自动填充颗粒自然堆积角仿真结果与试验结果误差为0.76%。[结论]基于EDEM中API自动填充颗粒建模方法具有高效、精确等优点,为非规则形状颗粒物料的离散单元法研究提供了一种有效的颗粒建模方法。展开更多
三峡库区周期性水位升降引起的消落带岩体劣化对典型危岩岸坡稳定性具有重大影响。基于野外调研及地勘资料,采用通用离散单元法程序(universal distinct element code,简称UDEC)研究了消落带劣化区形态对近水平层状高陡危岩岸坡的稳定...三峡库区周期性水位升降引起的消落带岩体劣化对典型危岩岸坡稳定性具有重大影响。基于野外调研及地勘资料,采用通用离散单元法程序(universal distinct element code,简称UDEC)研究了消落带劣化区形态对近水平层状高陡危岩岸坡的稳定性影响。研究表明:目前三峡库区巫山段的近水平层状危岩岸坡消落带岩体劣化严重,在不同消落带劣化区存在紧密层状、松散碎裂状、溶蚀凹腔状、含挤压碎裂带等典型消落带劣化区形态;含有第1种消落带劣化区形态的危岩岸坡稳定性较好,危岩体位移较小,失稳模式为滑移破坏;含有第2种消落带劣化区形态的危岩岸坡危岩体先向坡内偏移,其后随着消落带岩体支撑强度弱化向坡外倾倒破坏;含有第3种消落带劣化区形态的危岩岸坡危岩体向坡外位移较大,失稳模式为倾倒破坏;含有第4种消落带劣化区形态的危岩岸坡稳定性主要受挤压破碎带的力学性质控制,易产生沿破碎带切割面的旋转滑移破坏;通过对以上4种劣化区形态的危岩岸坡增加防治加固措施,危岩体的变形位移得到了不同程度的有效控制。展开更多
通过力学性能试验确定细观参数取值是离散单元法进一步应用的关键问题。选取5个控制材料宏观响应的细观本构模型参数,建立混凝土材料巴西劈裂试件二维颗粒流程序(particle flow code in two-dimensions,PFC^(2D))计算模型,提出了一种细...通过力学性能试验确定细观参数取值是离散单元法进一步应用的关键问题。选取5个控制材料宏观响应的细观本构模型参数,建立混凝土材料巴西劈裂试件二维颗粒流程序(particle flow code in two-dimensions,PFC^(2D))计算模型,提出了一种细观参数的估计方法。假定试样的宏观响应与细观参数间为近似线性关系。根据已有研究成果,给出一组细观参数的初始值,利用线性回归得到细观参数对宏观响应的回归系数,建立细观参数与宏观响应的映射关系。定义目标函数为宏观响应的计算值与试验观测值的均方差最小,求解一个约束优化问题,得到细观参数的估计值。以C35混凝土巴西劈裂试验为例进行了模拟,结果表明根据估计的细观参数模拟得到的荷载-位移曲线与实际试验曲线吻合较好,验证了方法的有效性。展开更多
为了探究锚杆不同锚固参数对顺层岩质边坡稳定性的影响,基于综合考虑锚杆轴向作用力和横向作用力的锚杆数值模型,嵌入离散元软件UDEC(universal distinct element code)中的局部加固单元LOCAL REINFORCE单元,针对某顺层岩质边坡,分析了...为了探究锚杆不同锚固参数对顺层岩质边坡稳定性的影响,基于综合考虑锚杆轴向作用力和横向作用力的锚杆数值模型,嵌入离散元软件UDEC(universal distinct element code)中的局部加固单元LOCAL REINFORCE单元,针对某顺层岩质边坡,分析了锚杆长度、锚固角、锚杆间距和布设方式对边坡稳定性的影响,并基于正交试验提出了锚固优化方案。结果表明:锚杆存在有效长度,在有效长度内,锚杆长度和边坡安全系数存在线性关系;锚杆存在最优锚固角,且锚杆长度越大,最优锚固角越小;锚杆间距越大,边坡安全系数越小,且安全系数下降速率随间距的增大逐步减小;以边坡安全系数和锚杆用量为评价指标,通过正交试验对等长支护锚固参数进行了优化设计,得出了较佳的两个锚固试验方案;各锚固参数对边坡稳定性影响由大到小分别为:锚杆间距、锚杆长度、锚固角;锚杆布设方式对边坡稳定性的提升由大到小分别为:由长到短型、等长布置型、由短到长型。在考虑锚杆布设方式时,应使锚杆穿越的岩层与边坡位移情况相匹配。展开更多
文摘[目的]离散单元法(discrete element method,DEM)主要用于离散颗粒物料研究领域,非规则形状颗粒建模耗费大量时间,且模型精度对颗粒间的动力学响应特性有较大影响,故本文采用离散单元法研究水稻籽粒快速颗粒建模方法,旨在提高非规则形状颗粒建模效率及精度。[方法]以‘中早39号’早稻籽粒为研究对象,通过非接触式3D激光扫描法重构籽粒3D模型;采用手动填充颗粒建模方法,设置球体坐标、接触半径及物理半径使填充颗粒模型三轴尺寸及体积接近实际籽粒;采用自动填充颗粒建模方法,对籽粒3D模型划分网格及获取网格单元坐标信息,然后通过工程离散单元法(engineering discrete element method,EDEM)中的应用程序编程接口(API)实现多球快速聚合颗粒建模;通过高斯拟合法对自动填充颗粒建模中的填充参数进行优化分析,并通过籽粒自然堆积角仿真与试验对比验证模型精度。[结果]重构籽粒3D模型与实际籽粒对比尺寸误差均在5%以内;手动填充颗粒模型填充球数164个,耗时约25 h,尺寸误差均在5%以上;自动填充颗粒模型填充球数203个,球体物理半径为1.2 mm时颗粒模型最优,耗时约1 h,尺寸误差除厚度外均在5%以下;自动填充颗粒自然堆积角仿真结果与试验结果误差为0.76%。[结论]基于EDEM中API自动填充颗粒建模方法具有高效、精确等优点,为非规则形状颗粒物料的离散单元法研究提供了一种有效的颗粒建模方法。
文摘三峡库区周期性水位升降引起的消落带岩体劣化对典型危岩岸坡稳定性具有重大影响。基于野外调研及地勘资料,采用通用离散单元法程序(universal distinct element code,简称UDEC)研究了消落带劣化区形态对近水平层状高陡危岩岸坡的稳定性影响。研究表明:目前三峡库区巫山段的近水平层状危岩岸坡消落带岩体劣化严重,在不同消落带劣化区存在紧密层状、松散碎裂状、溶蚀凹腔状、含挤压碎裂带等典型消落带劣化区形态;含有第1种消落带劣化区形态的危岩岸坡稳定性较好,危岩体位移较小,失稳模式为滑移破坏;含有第2种消落带劣化区形态的危岩岸坡危岩体先向坡内偏移,其后随着消落带岩体支撑强度弱化向坡外倾倒破坏;含有第3种消落带劣化区形态的危岩岸坡危岩体向坡外位移较大,失稳模式为倾倒破坏;含有第4种消落带劣化区形态的危岩岸坡稳定性主要受挤压破碎带的力学性质控制,易产生沿破碎带切割面的旋转滑移破坏;通过对以上4种劣化区形态的危岩岸坡增加防治加固措施,危岩体的变形位移得到了不同程度的有效控制。
文摘通过力学性能试验确定细观参数取值是离散单元法进一步应用的关键问题。选取5个控制材料宏观响应的细观本构模型参数,建立混凝土材料巴西劈裂试件二维颗粒流程序(particle flow code in two-dimensions,PFC^(2D))计算模型,提出了一种细观参数的估计方法。假定试样的宏观响应与细观参数间为近似线性关系。根据已有研究成果,给出一组细观参数的初始值,利用线性回归得到细观参数对宏观响应的回归系数,建立细观参数与宏观响应的映射关系。定义目标函数为宏观响应的计算值与试验观测值的均方差最小,求解一个约束优化问题,得到细观参数的估计值。以C35混凝土巴西劈裂试验为例进行了模拟,结果表明根据估计的细观参数模拟得到的荷载-位移曲线与实际试验曲线吻合较好,验证了方法的有效性。
文摘为了探究锚杆不同锚固参数对顺层岩质边坡稳定性的影响,基于综合考虑锚杆轴向作用力和横向作用力的锚杆数值模型,嵌入离散元软件UDEC(universal distinct element code)中的局部加固单元LOCAL REINFORCE单元,针对某顺层岩质边坡,分析了锚杆长度、锚固角、锚杆间距和布设方式对边坡稳定性的影响,并基于正交试验提出了锚固优化方案。结果表明:锚杆存在有效长度,在有效长度内,锚杆长度和边坡安全系数存在线性关系;锚杆存在最优锚固角,且锚杆长度越大,最优锚固角越小;锚杆间距越大,边坡安全系数越小,且安全系数下降速率随间距的增大逐步减小;以边坡安全系数和锚杆用量为评价指标,通过正交试验对等长支护锚固参数进行了优化设计,得出了较佳的两个锚固试验方案;各锚固参数对边坡稳定性影响由大到小分别为:锚杆间距、锚杆长度、锚固角;锚杆布设方式对边坡稳定性的提升由大到小分别为:由长到短型、等长布置型、由短到长型。在考虑锚杆布设方式时,应使锚杆穿越的岩层与边坡位移情况相匹配。
