基于B-DEM的颗粒聚合体应力计算和破碎路径模拟

摘要

结合边界元法和离散元法，提出一种可以进行计算颗粒内部应力和破碎路径的方法。该方法利用离散元法求解颗粒的相互作用和每个颗粒上的荷载。然后利用边界元法计算颗粒的应力分布，为了实现动态平衡，将颗粒的加速度视为恒定大小的体力。但体力导致边界积分方程中出现域积分，故采用直线积分法将域积分转化为边界积分，以保证边界元法降维的优势。为了提高边界元的计算效率，对于几何形状相似的颗粒，以其中一个颗粒作为模板颗粒，只需要计算模板颗粒在局部坐标系中的系数矩阵，其他相似颗粒可以通过局部和全局坐标系之间的映射获得。在得到应力后，基于Hoek-Brown准则来判断颗粒是否破碎。此外，将破坏路径简化为直线，并采用最小二乘法拟合得到破坏路径。