【摘 要】
：
滑坡作为一种常见的自然灾害形式，涉及土体骨架与水的耦合作用，是一个非常复杂的大变形损伤破坏过程。本文以伽辽金无网格法为基础，提出了适用于滑坡模拟的三维正则化无网格法。文中采用无网格近似对非饱和土体耦合运动方程的等效积分弱形式进行空间离散，对土体损伤演化则采用指数函数损伤模型进行描述。为了消除滑坡过程中由应变软化引起的数值离散的敏感性问题，提出了基于拉格朗日稳定节点积分的二次应变光滑方法，并建立了相
【机 构】
：
厦门大学土木工程系,厦门361005
论文部分内容阅读
滑坡作为一种常见的自然灾害形式，涉及土体骨架与水的耦合作用，是一个非常复杂的大变形损伤破坏过程。本文以伽辽金无网格法为基础，提出了适用于滑坡模拟的三维正则化无网格法。文中采用无网格近似对非饱和土体耦合运动方程的等效积分弱形式进行空间离散，对土体损伤演化则采用指数函数损伤模型进行描述。为了消除滑坡过程中由应变软化引起的数值离散的敏感性问题，提出了基于拉格朗日稳定节点积分的二次应变光滑方法，并建立了相应的三维正则化大变形无网格分析方法。进一步将所提的三维正则化大变形无网格法与渗流、大变形弹塑性损伤耦合本构关系结合，构造了能够有效模拟降雨诱发滑坡动态破坏过程的高效无网格法。文中通过系列算例系统地验证了方法的精度。
其他文献
杆状颗粒是日常生活和工业生产中的常见颗粒，也常见于凝聚态物质的微观结构中。轴比形状因素是影响杆状颗粒体系填充性质的重要几何因素。通过组合变形，杆状颗粒可以形成多种非凸形式的基本形状，此时非凸形状因素与轴比因素共同产生作用。本文通过松弛算法和蒙特卡洛算法模拟以组合杆状颗粒为基本单元的非凸颗粒体系的致密填充过程，追踪了复杂形状颗粒体系自组织行为——局部有序结构的生长过程，给出MDRP状态下组合杆状颗粒
在径向发散的中心冲击载荷作用下，颗粒体系的内界面会发生结构迥异的失稳模式。实验发现，随着颗粒的等效弹性模量量级的增加，失稳界面的构型从平缓小幅值的波状结构，演化为放射状的短圆指状结构，最终演化为局部的分岔射流结构。采用有限元和离散元相结合的方法(CDEM)，单个颗粒单元分割成若干有限单元，颗粒单元之间的接触碰撞等效为分属两个颗粒的接触有限单元之间的接触碰撞。该方法可以有效的解决高速高压流场中的颗粒
颗粒材料的宏观应力变形特征与其微细观结构紧密相关，基于接触方向的组构张量则是一种重要的微观表征量.一般而言，强接触系统属于颗粒内部体系的传力结构，其对应的组构张量是影响宏观应力张量性质的重要因素.本文基于离散单元法(DEM)，研究了真三轴应力路径条件下颗粒材料的宏微观力学参数的演化过程、强弱接触体系的划分及强接触体系与宏观应力的紧密联系.研究表明：三维应力条件下颗粒材料存在统一的宏微观临界状态，且
裂纹的萌生及扩展是导致很多工程事故的主要原因之一。对裂纹问题实施有效的数值分析对于研究断裂机理、预测结构承载能力乃至防止工程事故的发生具有重要意义。基于传统连续介质力学模型的数值方法(如扩展有限元法)虽然能够精确模拟单条或数条裂纹的扩展过程,但难于模拟群裂纹问题(如冲击破坏、水力压裂等)。近年来,Silling提出的近场动力学模型[1-2]引发了广泛关注,该模型以积分方程替代微分方程,因而无需空间
本文采用分子动力学方法，系统研究了孤立波在一维颗粒链中的碰撞特性。由于颗粒物质的离散性，孤立波在颗粒链中的碰撞特性与传统的线性波碰撞不同。研究表明，同振幅孤立波在奇数颗粒链中的对撞会形成不携带任何动能的“冷点”，不同振幅孤立波在对撞后，存在能量迁移现象，即大振幅孤立波损失能量，小振幅孤立波获得能量。本文首次实现了对孤立波碰撞时相位的调控，解决了孤立波在离散颗粒链中碰撞位置由奇到偶的连续变化问题，发
对填充有颗粒的容器内，插入一根细管，并对管施加周期性竖直振动时，颗粒将沿管迅速上升并最终稳定在某一高度，这一现象与液体的毛细效应类似，被称为颗粒的毛细效应。颗粒的毛细效应的驱动机制是管的振动引起的容器内颗粒的对流。然而，已有对颗粒毛细效应的研究集中在单分散颗粒，二元颗粒毛细效应动力学行为尚不为人所知。为考察二元颗粒毛细效应动力学行为，本文采用基于颗粒的离散元方法，针对粒径不同的二元颗粒体系的毛细效
针对实际体系涉及的非球形及可变形颗粒,采用NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines,非均匀有理B样条)表征非球形形状,及弹簧网络模型(Spring Network Model)表达颗粒变形过程,实现非球形可变形颗粒的离散单元模拟。在众多非球形表征方式(解析式、组合式、多面体、超二次曲面和样条等)中,NURBS可由少量的取样点完成任意光滑曲面的样条表达,相比于其他方
离散单元法是一种非常重要的颗粒物质模拟方法，并被广泛地应用于物理、化工、制药、岩土等学科。影响离散单元法计算效率最关键的因素是寻找颗粒邻居和计算颗粒间的相互作用力。在对工程案例的模拟中，工程设备及相关的零部件的引入，会导致颗粒在计算域空间上不均匀的分布。这种不均匀分布会造成计算域中出现高密度颗粒区和无颗粒区。如果采用传统的cell-linked邻居搜索方法，将大大增加模拟中不必要占用的内存，限制了
大规模颗粒离散元的并行计算通常基于理想的球形单元，然而自然界或工业生产中普遍存在是由非球形颗粒组成的复杂体系，其在不同空间尺度下动力学行为及力学性质方面与球形颗粒具有显著差异。基于连续函数包络的超二次曲面单元能够准确地描述非球形颗粒的几何形态，并可通过非线性迭代算法精确计算单元间的接触碰撞作用。针对非球形颗粒间接触判断的复杂性及大规模颗粒的计算需求，发展了基于CUDA-GPU构架下超二次曲面离散元
通过埋没于颗粒中受激简支板的振动响应试验来研究颗粒介质中弹性板的非线性动力学行为。采用接触式应变传感器获取埋没于颗粒中并受简谐激励的对边简支方板的振动响应，采用等幅扫频的激励方式，观察到弹性板动态应变响应的跳跃现象，并对现象的产生机理进行了初步分析。研究结果表明，与板耦合运动的颗粒介质附加质量、刚度和阻尼效应是振动板非线性动力学行为的来源，板的非线性现象与颗粒埋深(板上颗粒层厚度)，力幅以及扫频路