散粒体运动挤压与破碎的力学模型课件.ppt
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- 散粒体 运动 挤压 破碎 力学 模型 课件
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1、离散单元法的基本理论及应用离散单元法的基本理论及应用 The Theory of DEM (Discrete Element Method) and Its Applications 安全与防灾工程研究所安全与防灾工程研究所刘刘 军军离散单元法的基本理论及应用离散单元法的基本理论及应用 历史由来及研究现状历史由来及研究现状 基本原理基本原理 程序设计及商业软件介绍程序设计及商业软件介绍 应用应用离散单元法的基本理论及应用离散单元法的基本理论及应用 历史由来及研究现状历史由来及研究现状 产生背景产生背景 发展现状发展现状存在的问题存在的问题离散单元法的基本理论及应用离散单元法的基本理论及应用 基
2、本原理基本原理Cundall二维圆盘单元离散元法二维圆盘单元离散元法三维球体单元三维球体单元(颗粒元颗粒元)离散元法离散元法多边形单元离散元法多边形单元离散元法多面体单元离散元法多面体单元离散元法接触发现算法接触发现算法 Cundall公共面法公共面法 其他方法其他方法离散单元法的基本理论及应用离散单元法的基本理论及应用 程序设计及商业软件介绍程序设计及商业软件介绍 程序设计方法程序设计方法 UDEC 3DEC PFC2D与与PFC3D离散单元法的基本理论及应用离散单元法的基本理论及应用 应用应用 理想散体岩土介质中的应用理想散体岩土介质中的应用 堆积问题堆积问题 磨矿磨矿 铁路道砟铁路道砟离
3、散单元法的基本理论及应用离散单元法的基本理论及应用 应用应用 在连续岩土介质中的应用在连续岩土介质中的应用 岩石力学性质分析岩石力学性质分析 颗粒破碎模拟颗粒破碎模拟 边坡稳定性分析边坡稳定性分析 洞室围岩稳定性分析洞室围岩稳定性分析 桩与土介质相互作用模拟桩与土介质相互作用模拟 分层岩土介质中侵彻与爆炸模拟分层岩土介质中侵彻与爆炸模拟一一 历史由来及研究现状历史由来及研究现状产生背景 散粒岩土材料在自然界中普遍存在散粒岩土材料在自然界中普遍存在 从本质上讲,岩土材料都是由离散的、尺寸不一、形状各异的颗粒或块体组成的,例如,土就是松散颗粒的堆积物,同样,天然岩体也是由被结构面切割而成的大小不一
4、、形态各异的岩石块体所组成。散粒岩土材料的力学特性有着重要的工程应用,如泥砂的沉淀,土堤、土(岩)坡、铁路道渣等的稳定性研究,散粒岩土材料的力学特性研究是岩土力学中最基本的、也是最重要的问题之一。 一一 历史由来及研究现状历史由来及研究现状产生背景 用连续介质力学研究散粒岩土材料力学特性的不足用连续介质力学研究散粒岩土材料力学特性的不足 连续介质力学把散粒体作为一个整体来考虑,研究的重点放在建立粒子集合的本构关系,从粒子集合整体的角度研究散粒体介质的力学行为。 不足不足:不能体现颗粒间的复杂相互作用及高度非线性行为;不能真实刻画散体材料的流动变形特征。 用多体动力学描述散粒体的力学行为的困难用
5、多体动力学描述散粒体的力学行为的困难 (1)对于被研究的多粒子系统而言,已经存在的接触不断地分开,而新的接触频繁的形成,在多体动力学中,接触的分开与形成都需要改变控制方程; (2)即使接触网络保持相同,在每一个接触中,也可能发生在依附与滑动间的过渡,而这种过渡也会导致系统运动方程的改变。 因而因而:多体动力学方法只能描述少数散体体系的力学行为,对于大量散体组成的岩土材料则相当困难。一一 历史由来及研究现状历史由来及研究现状分子动力学方法的引入分子动力学方法的引入 分子动力学模拟分子动力学模拟是一种用来计算一个经典多体体系的平衡和传递性质的方法。所谓的经典意味着颗粒体系的运动遵守经典力学定经典力
6、学定律律。该方法最初是用来描述分子运动的(当处理一些较轻的原子或分子时,才需要考虑量子效应)。 分子动力学方法模拟分子的运动时,邻近分子间存在吸引或排斥吸引或排斥力力。该方法可以模拟大量分子大量分子的运动。去除分子间作用力,把分子动力学中的小尺度粒子作为散体岩去除分子间作用力,把分子动力学中的小尺度粒子作为散体岩土材料中的颗粒,并入颗粒间及颗粒与边界间的相互作用描述,土材料中的颗粒,并入颗粒间及颗粒与边界间的相互作用描述,即是即是CundallCundall离散元法的最初思路。离散元法的最初思路。 一一 历史由来及研究现状历史由来及研究现状早期的离散单元法早期的离散单元法 离散元法的思想源于较
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