混凝土框架倒塌全过程的颗粒流数值模拟

应用基于离散元原理的颗粒流数值模拟(ParticleFlowCodein2Dimensions,简称PFC2D)软件,对框架倒塌的全过程进行了数值模拟。模拟结果与框架倒塌的宏观过程吻合,较好地反应出结构在倒塌过程中构件开裂、失效、退出工作、局部倒塌一直到整体倒塌的全过程,并讨论了数值分析中存在的一些难以解决的问题。

循环加荷条件下饱和砂土液化细观数值模拟

利用离散单元法中的二维颗粒流方法(particle flow code in 2-dimension,PFC2D),通过对双轴数值试样施加循环等幅应变且控制加荷过程中试样体积(面积)不变的方法,模拟了循环加荷条件下饱和砂土的液化特性。在得到试样液化宏观力学响应的同时,分析了液化过程中内部平均接触数的变化规律。进一步研究了应变幅值、围压对数值试样液化特性的影响,并与室内试验规律进行了对比。结果表明,数值模拟能够定性地反映饱和砂土振动液化的一般规律,数值模拟得到的应变幅值、围压对试样抗液化强度的影响规律符合实际砂土室内试验规律。

失控车辆在避险车道制动床上减速过程的三维离散元模拟

由于中国避险车道设计规范或指南不完善,存在设计缺陷的避险车道易诱发失控车辆冲出避险车道末端或在制动床上侧翻等事故,严重威胁驾驶员生命。以往研究还不能体现车轮沉陷变形对失控车辆减速作用的影响。为此,从颗粒层面入手采用离散元方法,分别构建集料离散元和车轮离散元,在PFC3D(particle flow code in 3 dimensions)软件平台建立集料-车轮三维离散元模型;采用模拟静力三轴压缩试验标定集料离散元颗粒微观参数;采用实车足尺试验数据标定车轮离散元颗粒微观参数。利用标定后模型对失控车辆在避险车道制动床上的减速过程进行数值模拟,设计4组数值模拟试验分析失控车辆载重和驶入初速度对车轮沉陷深度、停车距离的变化规律。研究成果为避险车道制动床长度设计和集料铺筑厚度设计提供了理论依据,对避险车道设计规范或指南的完善具有指导意义。