刚性桩复合地基变形特性离散元分析

采用离散元法(DEM)软件PFC2D模拟了刚性桩复合地基单桩模型试验,避免了之前广泛采用的有限元法(FEM)、有限差分法(FDM)等连续体法在模拟刚性桩复合地基褥垫层时的不足,并基于离散元模型对刚性桩复合地基中桩体刺入量及地基的水平位移、竖向位移等变形特性进行了分析。分析结果表明:在桩顶处1/4椭圆形的区域内褥垫层颗粒的沉降明显小于其他区域内颗粒的沉降;水平位移主要集中在基础下的三角形区域内,褥垫层颗粒在发生水平位移时受到了桩体的剪切作用;桩体在影响褥垫层颗粒竖向位移方面主要起阻挡作用,而在影响褥垫层颗粒水平位移方面主要起剪切作用。

刚性粒子流法模拟自由锻造工艺的探索

基于网格的数值计算方法在处理自由锻造、冲压成形、高速碰撞、裂纹动态扩展等大塑性变形问题时,往往会因网格畸变和网格重构困难使得计算精度丢失甚至无法计算。针对该问题,基于连续介质力学理论和分子动力学基本原理,采用一种求解金属大塑性变形的数值模拟方法——刚性粒子流法,建立了刚性粒子流法的数学模型并探讨了初始粒子配置、粒子搜索算法、数值积分和边界条件等关键数值技术。将该方法应用到核电饼类锻件高温镦粗和大型核电封头终锻成形两个数值算例中,计算结果表明:模拟大塑性变形问题时,刚性粒子流法与实验结果能够较好地吻合,有效地解释了大型饼类锻件夹层裂纹和封头锻件层状撕裂的形成机制。研究结果为进一步采用该方法模拟变形更加复杂的自由锻造工艺提供了参考。