细观参数

摘要： 颗粒形状是影响堆石料力学特性的重要因素,值得深入研究。以爆破堆石料为研究对象,采用离散元软件PFC3D根据真实颗粒形状建立不同球度的单颗粒模型。分别生成不破碎和可破碎试样并进行三轴剪切试验模拟,分析颗粒球度对堆石料力学特性的影响及细观机理。研究结果表明:颗粒球度通过影响试样内颗粒咬合和颗粒破碎,进而影响堆石料力学特性;颗粒强度高、围压低时,球度越小,颗粒间咬合程度越高,试样峰值摩擦角越大;当颗粒强度低、围压高时,球度越小,颗粒破碎越显著,试样峰值摩擦角越小;堆石料初始弹性模量随围压与颗粒球度的增大而增大,但与颗粒是否破碎关系不大。

摘要： 采用颗粒流方法开展三轴压缩的离散元分析,研究软胶结接触模型在模拟黄土时其细观参数对力学特性的影响;依次改变需考察的参数取值,分组进行三轴压缩。结果表明:在模拟低含水率、结构性强的软化型黄土时有较好契合度;摩擦系数、胶结强度对应力-应变曲线软化类型及偏应力峰值影响较大,法向与切向刚度比,胶结抗拉强度等不改变软化类型,只影响应力-应变曲线的变化幅度。摩擦系数,软化系数等对体应变的影响表现为系数越大,体应变的增速越快。

摘要： 模拟了纤维混凝土试样单轴压缩破坏过程,分析了纤维混凝土中细观参数、纤维长度和直径对其力学特性的影响。研究结果表明:纤维混凝土试样在内部最先出现裂隙,随着加载的进行,裂隙数量经历缓慢增加到急速增加再缓慢增加的过程;且随着摩擦系数的增加,纤维混凝土试样的单轴抗压强度提高;随着孔隙率的增大,纤维混凝土的弹性模量减小,抗压强度先增大后减小;随着纤维长度的增加,纤维混凝土试样的弹性模量变化不大,抗压强度先增大后减小;随着纤维直径的增大,试样抗压强度减小,且峰值抗压强度对应纤维直径为0.2 mm。

摘要： 为揭示碎石土大孔隙结构的分布规律和形状特征,选取福建安溪某地原状碎石土柱作为研究对象,基于高精度CT扫描,利用二值化图像处理方法提取大孔隙结构与形状参数,实现碎石土大孔隙结构特征定量化表征。结果表明:碎石土在不同垂向深度处大孔隙差异性明显,孔隙度变化范围介于11.9%~33.8%之间,且随着深度增加呈先增加后减小趋势;碎石土大孔隙数量随着大孔隙直径的增加而明显减少,约有75%以上大孔隙直径介于0.32~8.00 mm范围内;碎石土的大孔隙成圆率与大孔隙直径之间存在一定的线性关系,大孔隙直径越大,孔隙成圆率越低;碎石土大孔隙分布广泛,轮廓粗糙,起伏程度大。综上,研究成果为建立大孔隙渗流模型及探究大孔隙优先流形成机制提供理论与试验依据。

摘要： 研究岩体细观裂纹演化有利于揭示其宏观破裂机理。利用块体离散元颗粒模型(Grain Based Model,GBM),通过一系列的数值模拟试验,在分析单轴压缩及直拉试验下晶粒粒间接触细观参数对岩体宏观参数影响规律的基础上,提出了块体离散元GBM岩体试样的细观参数标定方法。同时以该标定方法为基准,研究了单轴压缩下花岗岩不同矿物之间的穿晶裂纹以及晶界裂纹演化规律,并与室内试验结果对比。研究表明:粒间接触刚度可以用来标定岩体的泊松比以及弹性模量,粒间抗拉强度、黏聚力以及摩擦角可以用来校准岩体的峰值强度,岩体的抗拉强度受粒间抗拉强度影响最为显著;单轴压缩下花岗岩的数值模拟结果与室内试验结果较为吻合,即穿晶裂纹数明显小于晶界裂纹数,同时石英-黑云母晶界裂纹大于长石-黑云母晶界裂纹;改进标定方法的块体离散元颗粒模型(GBM)因考虑了承载板接触影响及岩体峰值强度的标定,能较好地模拟岩体内部晶界裂纹、穿晶裂纹的行为特点。

摘要： 为研究煤散体颗粒流细观参数对宏观力学参数的影响,利用二维颗粒流软件进行煤散体直剪实验,在法向应力100 kPa下,探讨了接触有效模量、刚度比及摩擦因数与材料宏观剪切模量、抗剪强度之间的相关性。结果表明:剪切模量随着接触有效模量的增大而增大,两者近似呈指数正相关,相关系数R^(2)为0.9539;随着刚度比的增大而减小,两者近似呈指数负相关,相关系数R^(2)为0.9724。抗剪强度随着接触有效模量的增大总体呈增大趋势,随着刚度比的增大呈波动变化。剪切模量和抗剪强度随着摩擦因数的增大而变化,变化范围分别为1.890~2.670 MPa、60.841~68.207 kPa,摩擦因数的变化对二者影响均较小。

摘要： 湿筛混凝土通常用来代替由于骨料粒径较大而不便开展物理试验的水工全级配混凝土。为了研究加载速率对湿筛混凝土力学性能及破坏形态的影响,从细观角度出发,运用颗粒流离散元软件PFC^(2D)建立湿筛二级配混凝土细观数值试件,根据拟静态单轴压缩(应变速率10^(-5) s^(-1))试验数据标定出数值试件中砂浆颗粒之间、粗骨料颗粒之间及砂浆颗粒与粗骨料颗粒接触面之间的细观参数,进而开展应变速率为10^(-4) s^(-1)、10^(-3) s^(-1)、10^(-2) s^(-1)的动态加载并进行动态力学性能及破坏形态的数值模拟和机理分析。结果表明,不同应变速率下试件的应力-应变曲线形状相近,峰值应力随着应变速率的增加而增大,增长率为7.3%~37.9%,峰值应力处应变增大幅度不大。试件破坏形态与物理试验现象吻合较好,随着应变速率的增加,裂缝数量不断增加,裂缝分布趋于均匀,裂缝数量增长率平均为峰值应力增长率的4.2倍。此外,随着应变速率的增加,数值试件内部的颗粒接触力的不均匀程度有所降低,这表明动态强度的增长与混凝土内部受力的不均匀程度有关。

摘要： 基于Plackett-Burman试验设计方法建立了颗粒流模型细观参数敏感性响应分析的数值实验方案,对实验结果构建回归模型方差分析,分析结果表明采用回归方差拟合数值模型宏观力学特性与细观参数是可行的。对拟合方程的回归系数进行显著性检验,检验结果表明数值模型宏观特性的单轴抗压强度、弹性模量及泊松比对应的主要影响因子分别是切向接触强度、颗粒接触模量及最小颗粒半径。通过Plackett-Burman试验设计方法有效筛选出影响各项宏观力学特性的主要细观参数因子,降低了细观参数赋值的复杂性。

摘要： 为了研究加载速率对水工大骨料混凝土受压力学性能及破坏形态的影响,运用颗粒流离散元软件PFC^(2D)建立三级配大骨料混凝土细观数值试件,以应变速率10^(-5)s^(-1)为拟静态,根据已有文献中三级配混凝土单轴静态压缩试验数据标定出数值试件中砂浆颗粒间的细观参数、粗骨料颗粒间的细观参数和砂浆与粗骨料接触面的细观参数,并将标定出的细观参数分别运用到应变速率为10^(-4)、10^(-3)、10^(-2)s^(-1)的动态加载中进行动态力学性能及破坏形态数值模拟及机理分析。结果表明,不同应变速率下的应力应变曲线形状相近,随着应变速率的增加,动态峰值应力较静态增加21%~38%,微裂缝数量及粗骨料破坏的个数较静态有明显增加,这些与试验结果大体相符。此外,随着应变速率的增加,数值试件内部的颗粒接触力的不均匀程度有所降低,这表明动态强度的增长与混凝土内部受力的不均匀程度有关。

摘要： 随着城市地下空间开发利用的不断推进,城市隧道工程面临的地质条件也越来越复杂。特别是在砂卵石地层进行隧道开挖时会直接诱发地表塌陷并对周边建筑物稳定性造成潜在威胁。该文通过采用室内三轴实验和数值模拟相结合的研究手段,获得了砂卵石土的细观参数,包括接触模量、摩擦系数、孔隙率、粘结刚度和接触粘结法相刚度。同时基于离散破裂理论,利用离散元模拟在砂卵石地层中开展不同开挖断面情况下地表沉降特性研究,研究得出:马蹄形断面开挖后不仅地表产生沉降槽,同时拱墙周围砂卵石向临空面侵入,拱脚围岩则较为稳定。圆形断面开挖在无支护情况下比马蹄形断面开挖更稳定,地表沉降量也更小。隧道开挖时,隧道拱顶下沉主要由上台阶开挖引起,而下台阶开挖则引起隧道向侵入临空面方向上的水平位移。基于研究成果建立了圆形和马蹄形断面隧道开挖引起的地表沉降预测模型。

摘要： 堆石料是一种典型的颗粒材料,其变形和应力状态可用离散单元法模拟.离散元数值模拟的精确度取决于模型细观参数,细观参数的准确选取极具挑战性.根据堆石料三轴压缩试验数据及PFC(Particle Flow Code)数值模拟结果,提出了基于响应面法的堆石料颗粒流模型细观参数反演方法.研究表明,堆石料细观参数(法向接触刚度、切向接触刚度及摩擦系数)随围压增加而稍有增加.反演分析预测的偏应力-轴向应变曲线与试验曲线吻合地较好,从而验证了基于响应面法的堆石料细观参数反演分析的可靠性与有效性.

摘要： 采用理论分析和数值仿真试验相结合的方法,对砂性土的的细观参数与宏观参数间的对应关系进行了研究.在总结大量三维颗粒流数值试验结果基础上,提出了与砂土的孔隙率、内摩擦角及压缩模量等宏观力学参数相匹配的细观参数的确定方法,并给出了细观结构参数与宏观力学参数的函数关系.根据确立的砂土细观参数,建立了桩基础的三维颗粒流数值分析模型,实现了桩基础荷载-沉降特性及桩周土体位移场的仿真模拟,且模拟结果与室内模型试验具有良好的一致性,验证了细观参数确定方法及结果的可靠性.研究成果为后续的桩-土-承台细观工作性状研究工作的开展奠定了坚实的基础.

摘要： 首先,应用Eshellby方程和Mori-Tanake平均应力概念给出了由钨颗粒相和基体相的细观参数计算钨合金材料宏观屈服强度的表达式,进而,用迭代方法给出了钨合金材料的宏观抗拉强度.计算结果与实测结果一致.

摘要： 采用颗粒流模型PFC3D对高强高性能混凝土试件单轴压缩破坏全过程进行模拟.颗粒之间的粘结采用接触粘结,粘结本构采用接触本构模型.本研究采用反演的方法对材料的细观参数进行了研究.分析了数值试验中的应力-应变响应,讨论了试件受力全过程裂纹的扩展及试件的破坏形态.同时将数值模拟结果与试验结果进行对比分析.结果表明,离散元法可以真实地模拟裂纹的生成、扩展以及破坏的全过程.

摘要： 对于富水砂性地层中已建盾构隧道,地下水渗流将会导致细土颗粒沿着隧道管片接缝处裂纹流入隧道内部而造成长期地层损失,最终导致地面坍塌破坏.文章基于CFD-PFC流固耦合计算分析,针对富水砂性地层中盾构隧道渗流侵蚀现象进行了关键参数对渗蚀破坏的灵敏度分析,并对隧道渗流侵蚀进行了初步细观模拟.分析结果表明,当提高颗粒的刚度时,颗粒的重叠量减少,颗粒更容易趋于稳定;增大摩擦系数可以提高颗粒的强度,减轻颗粒的塌陷程度;颗粒级配对渗流破坏的严重程度有一定影响.此外,对隧道的渗流侵蚀发展过程进行了初步研究,包括土体颗粒流失过程中的压力拱变化及不同隧道埋深下的渗流侵蚀严重程度.

摘要： 对于富水砂性地层中已建盾构隧道,地下水渗流将会导致细土颗粒沿着隧道管片接缝处裂纹流入隧道内部而造成长期地层损失,最终导致地面坍塌破坏.文章基于CFD-PFC流固耦合计算分析,针对富水砂性地层中盾构隧道渗流侵蚀现象进行了关键参数对渗蚀破坏的灵敏度分析,并对隧道渗流侵蚀进行了初步细观模拟.分析结果表明,当提高颗粒的刚度时,颗粒的重叠量减少,颗粒更容易趋于稳定;增大摩擦系数可以提高颗粒的强度,减轻颗粒的塌陷程度;颗粒级配对渗流破坏的严重程度有一定影响.此外,对隧道的渗流侵蚀发展过程进行了初步研究,包括土体颗粒流失过程中的压力拱变化及不同隧道埋深下的渗流侵蚀严重程度.

摘要： 对于富水砂性地层中已建盾构隧道,地下水渗流将会导致细土颗粒沿着隧道管片接缝处裂纹流入隧道内部而造成长期地层损失,最终导致地面坍塌破坏.文章基于CFD-PFC流固耦合计算分析,针对富水砂性地层中盾构隧道渗流侵蚀现象进行了关键参数对渗蚀破坏的灵敏度分析,并对隧道渗流侵蚀进行了初步细观模拟.分析结果表明,当提高颗粒的刚度时,颗粒的重叠量减少,颗粒更容易趋于稳定;增大摩擦系数可以提高颗粒的强度,减轻颗粒的塌陷程度;颗粒级配对渗流破坏的严重程度有一定影响.此外,对隧道的渗流侵蚀发展过程进行了初步研究,包括土体颗粒流失过程中的压力拱变化及不同隧道埋深下的渗流侵蚀严重程度.

摘要： 对于富水砂性地层中已建盾构隧道,地下水渗流将会导致细土颗粒沿着隧道管片接缝处裂纹流入隧道内部而造成长期地层损失,最终导致地面坍塌破坏.文章基于CFD-PFC流固耦合计算分析,针对富水砂性地层中盾构隧道渗流侵蚀现象进行了关键参数对渗蚀破坏的灵敏度分析,并对隧道渗流侵蚀进行了初步细观模拟.分析结果表明,当提高颗粒的刚度时,颗粒的重叠量减少,颗粒更容易趋于稳定;增大摩擦系数可以提高颗粒的强度,减轻颗粒的塌陷程度;颗粒级配对渗流破坏的严重程度有一定影响.此外,对隧道的渗流侵蚀发展过程进行了初步研究,包括土体颗粒流失过程中的压力拱变化及不同隧道埋深下的渗流侵蚀严重程度.

摘要： 本申请公开了一种细观尺度下沥青胶浆与集料界面断裂力学参数获取试验夹具及其试验方法，该试验夹具包括以下组件：试验夹具主体、试件浇筑载台和沥青胶浆膜厚度控制挡片；试验方法包括以下步骤：筛选集料、浇筑环氧树脂硬性胶、切割集料、浇筑沥青膜、粘贴夹具、安装端部楔形夹具、施加荷载并记录数据和计算界面拉伸断裂力学参数；该试验方法能够实现细观尺度下的沥青胶浆与集料界面拉伸断裂力学参数测定，能够消除宏观尺度试验中尺寸效应、边界条件等因素的影响；该方法可以定量控制沥青胶浆与集料界面厚度，适应于测定不同种类的沥青胶浆与集料界面。

摘要： 本发明公开了一种确定杂填土细观阻尼参数的试验模型，包括基座、滑槽装置、支撑装置、控制装置、记录模拟滑坡体倾斜轨迹的观测单元及实现观测单元与控制装置同步操作的联动单元。滑槽装置包括首尾相连的三段式斜坡滑槽，其中中间段斜坡可收缩或伸长，控制装置包括控制台、竖向支撑、斜向支撑和调节控制台升降装置、设置在控制台上的驱动部件及启动装置，启动装置执行部件的底部设置在斜坡滑槽内并与斜坡滑槽密封配合，竖向支撑与滑槽底部的自动测角仪联动，共同控制滑槽的倾斜角度，斜向支撑控制中间段滑槽长度。本发明的三段滑槽之间的夹角可以任意调节，通过中间段的伸长，使得滑坡路径更加多样化，适用性更广，从而更准确的得到杂填土的细观阻尼参数。

摘要： 本发明公开了一种基于微、细观结构参数的混凝土氯离子扩散系数预测方法，包括如下步骤：步骤1：构建混凝土中水泥浆体的三维微观结构，并确定所述水泥浆体的孔隙率步骤2：根据所述水泥浆体孔隙率计算水泥浆体氯离子扩散系数Dp；步骤3：基于所述混凝土的细观结构，根据广义自洽模型计算混凝土氯离子扩散系数D。本发明在预测混凝土氯离子扩散系数时，所用的基本信息为混凝土的配方及相关原材料性能，与经验方法相比，节省了大量时间成本及经济成本，且考虑了混凝土微、细观结构对氯离子扩散系数的影响，较经验方法更准确、也更具科学性。本发明较现有的数值方法计算效率更高，更易推广应用。

摘要： 本发明公开了一种基于四参数试验确定岩石变形破坏宏细观全过程的方法，先获得压缩试验中试样的声发射数据和变形数据，接着根据有限变形理论对变形数据进行计算，得出每一应力水平下的平均整旋角θ；采用G‑P算法对声发射数据进行计算，得出声发射信号的时间分维数DT，根据空间投影法计算空间分维数DS；压缩试验完成后，通过SEM扫描电镜试验获得破裂面细观形貌，并计算得出破裂面分形维数DA；最后根据获得的每一应力水平下声发射时间分维数DT、声发射空间分维数DS和破裂面分形维数DA与同一应力水平下的平均整旋角θ进行综合分析，得出θ与DT、DS、DA的数学趋势关系，从而建立岩石变形破坏全过程的宏细观之间的定量关系。

摘要： 本发明提供一种纤维增强混凝土的参数化细观建模方法、设备及存储介质，该方法步骤包括：S01.确定所需生成的纤维参数以及混凝土试件的边界条件；S02.根据纤维参数以及混凝土试件的尺寸计算出纤维数量；S03.在由边界条件所确定的区域内，根据纤维数量生成各个纤维的初始端点；S04.在由边界条件所确定的区域内，根据纤维直径依次生成各个纤维的初始端点对应的终点端点；S05.将生成的各个纤维的初始端点与对应的终点端点连接，生成不存在线段相交的多条纤维线段；S06以命令流的形式输入生成的数据信息进行参数化建模，得到所需纤维混凝土三维细观模型。本发明具有实现方法简单、建模效率以及精度高、灵活性强等优点。

摘要： 本发明公开了一种离散元模拟中的细观参数标定方法，法向刚度、颗粒摩擦系数和黏性阻尼率三种细观参数，具体步骤如下：步骤1，标定法向刚度Kn：步骤1.1：先假定一个法向刚度；步骤1.1.1：再做数值侧限压缩实验并得到竖向压力‑位移曲线；步骤1.2：判断步骤1.1.1得到的竖向压力‑位移曲线是否和参考实验(室内实验)吻合；步骤1.3：如吻合，即假定法向刚度就是颗粒材料的真实法向刚度，确定法向刚度Kn，如不吻合，改变法向刚度的值并重复步骤1.1.1与步骤1.2；步骤2，标定颗粒摩擦系数：步骤2.1：采用步骤1.3得出的法向刚度Kn。优点在于：将主要标定对象有：法向刚度，颗粒之间摩擦系数和黏性阻尼率能较好地进行标定，方便进行离散元技术的研究。

摘要： 本公开提供了一种基于宏细观参数关联准则的DEM细观参数标定方法，获取经室内基础力学试验得到的岩石DEM宏观力学参数；根据岩石DEM宏观力学参数、先验条件和预设机器学习模型，得到用于岩石力学特征模拟的岩石DEM细观力学参数；其中，细观力学参数为预设机器学习模型的预测结果与各先验证条件结果的加权和；本公开通过建立DEM宏观力学参数和细观力学参数标定的样本库，分析样本库中宏观力学参数和细观力学参数的关联，将其作为先验约束条件，结合预设的机器学习模型，实现了细观参数的快速标定，进而实现了更高精度的岩石力学特征模拟。

摘要： 本发明公开一种PFC3D内置线性接触模型各细观参数与宏观力学参数之间的关联性具体步骤为：建立尾矿砂三轴三维试验模型。选定尾矿砂参数假定，确定级配曲线及对比试验结果的分析，着重考虑级配及颗粒形状对试验结果的影响。采用clump命令开发了非球形颗粒，进行单因素改变条件下的一系列数值三轴试验，分析得到线性接触模型细观参数对其表现出的宏观力学特性非单因素影响，其存在一定的交叉影响作用，但对每个宏观力学参数均存在一个占主导地位的控制性细观参数，其影响程度远超其余细观参数。通过试验得出宏‑细观参数关联性及参数调整的顺序，这有助于使线性接触模型参数标定过程程序化，快速化。

摘要： 本发明公开了一种滑坡堆积碎石材料离散元细观参数标定方法及系统，属于岩石细观参数标定技术领域，得到法向位移‑法向应力曲线的直线段斜率Kn试验值和切向位移‑切向应力曲线的直线段斜率Ks试验值；得到细观参数标定建模基础参数；得到宏观弹性常数K`n和K`s；拟合得到K`n和K`s分别与kn的关系式；将Kn试验值和Ks试验值代入关系式反演，得到反演法向接触刚度kn(n)和kn(s)；根据kn(n)和kn(s)得到标定法向接触刚度k`n，完成对滑坡堆积碎石材料离散元细观参数的标定；本发明利用两个宏观弹性常数对滑坡堆积碎石材料离散元细观参数进行标定，操作简便，可重复性高，能够反映细观参数与宏观参数的相关性。

摘要： 本发明属于离散元模型细观参数标定技术领域，公开了一种砂卵石土三轴剪切离散元模型细观参数标定方法，通过PFC2D/3D软件建立砂卵石三轴剪切数值模型，选择接触模型，确定标定的宏观、细观参数及其范围；利用正交试验设计数值试验方案；利用PFC2D/3D软件按照试验方案进行数值试验；采用多因素方差分析各细观参数对宏观力学参数影响的显著性，并筛选出影响宏观力学指标的主要细观参数；通过回归分析建立宏观参数与各主要细观参数之间的线性关系式；将标定问题转化为多目标函数数学规划问题求解，并将数值试验结果与典型砂卵石土的物理试验结果进行对比验证。本发明的解决了“试错法”标定过程中存在的盲目性和费时耗力的问题。