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颗粒材料数值样本的坐标排序生成技术

岩土力学 2011年第9期32卷 2852-2855,2860页

作者：楚锡华武汉大学工程力学系武汉430072 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

颗粒材料离散颗粒模型的数值模拟结果与颗粒材料的数值样本密切相关,随着离散单元在颗粒材料数值模拟领域的广泛应用,颗粒材料的数值样本生成技术日益受到重视。基于RSA模型研究如何使随机生成的颗粒材料更密实,对均匀颗粒而言亦即如何... 详细信息

颗粒材料离散颗粒模型的数值模拟结果与颗粒材料的数值样本密切相关,随着离散单元在颗粒材料数值模拟领域的广泛应用,颗粒材料的数值样本生成技术日益受到重视。基于RSA模型研究如何使随机生成的颗粒材料更密实,对均匀颗粒而言亦即如何在指定区域内生成更多的颗粒,讨论了4类修正方案,并建议了一种基于坐标排序的样本生成技术。研究表明,在传统的颗粒体随机生成技术基础上,通过对随机生成的x坐标序列或y坐标序列进行排序,可使生成的颗粒材料数值样本更密实。

关键词：颗粒材料数值模拟离散元法数值样本

冲击载荷下颗粒材料临边界区域的波动行为及变形特征分析

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力学学报 2021年第9期53卷 2395-2403页

作者：王蕉楚锡华西南交通大学力学与工程学院成都611756 武汉大学土木建筑工程学院武汉430072

研究颗粒材料中的波传播问题在超材料制造方面有重要意义,如波传导超材料边界的设计需考虑应力波的反射和吸收等问题.本文从一维颗粒链中的波传播行为出发,根据距边界不同位置处颗粒能够得到的最大动能的不同,给出了临边界区域的定义.... 详细信息

研究颗粒材料中的波传播问题在超材料制造方面有重要意义,如波传导超材料边界的设计需考虑应力波的反射和吸收等问题.本文从一维颗粒链中的波传播行为出发,根据距边界不同位置处颗粒能够得到的最大动能的不同,给出了临边界区域的定义.然后分析了多组二维颗粒样本在冲击载荷作用下应力波的传播行为,主要考虑了不同边界形状及不同颗粒排列方式对应力波在临边界区域内传播行为的影响.研究表明,临边界区颗粒排列方式主要影响边界附近颗粒的相对位置和局部孔隙率;经边界反射后的应力波直接以边界形状在临边界区内传播,该结论在边界情况越复杂(高局部孔隙率,颗粒无序随机排列)时越准确;在临边界区域外(即材料中心区域),波前形状主要由波速决定.弧形边界对波反射的汇聚作用和临边界区域内颗粒的排列方式所引起的弥散作用是两个竞争因素,共同决定临边界区域内波的反射过程.最后分析了临边界区域内颗粒力链网络在反射前后的变化.该研究将为超材料设计提供借鉴.

关键词：颗粒材料离散单元法临边界区域应力波反射波前形状

基于微形态模型的颗粒材料中波的频散现象研究

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力学学报 2018年第2期50卷 315-328页

作者：修晨曦楚锡华武汉大学土木建筑工程学院工程力学系武汉430072

基于颗粒材料冲击与波动响应特性的调控波传播行为的超材料设计受到广泛关注,设计这类材料需要对颗粒材料的波传播机制及调控机理有深入认识.波在颗粒材料中传播的频散现象及频率带隙等行为与材料的非均匀性密切相关,通常讨论频散现象... 详细信息

基于颗粒材料冲击与波动响应特性的调控波传播行为的超材料设计受到广泛关注,设计这类材料需要对颗粒材料的波传播机制及调控机理有深入认识.波在颗粒材料中传播的频散现象及频率带隙等行为与材料的非均匀性密切相关,通常讨论频散现象是基于弹性理论框架建立微结构连续体或高阶梯度连续体等广义连续体模型来进行.本研究基于细观力学给出了一个颗粒材料的微形态连续体模型.在该模型中,考虑了颗粒的平动和转动,且颗粒间的相对运动分解为两部分:即宏观平均运动和细观真实运动.基于此分解,提出了一个完备的变形模式,得到了对应于不同应变及颗粒间运动的宏细观本构关系.结合宏观变形能的细观变形能求和表达式,获得了基于细观量表示的宏观本构模量.应用所建议模型考察了波在弹性颗粒介质的传播行为,给出了不同形式的波的频散曲线,结果显示此模型具有预测频率带隙的能力.

关键词：颗粒材料微形态模型波传播频散频率带隙

颗粒材料的离散颗粒及间隙水渗流模型与数值模拟

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岩石力学与工程学报 2006年第12期25卷 2407-2415页

作者：楚锡华李锡夔大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024

基于离散颗粒模型的含间隙水颗粒材料液–固耦合分析,发展了Darcy渗流模型。应用特征线SPH方法求解液相,建立饱和与非饱和颗粒材料渗流模型的数值模型。数值例题给出饱和颗粒材料结构物在位移加载条件下的破坏模式及间隙水Darcy速度与... 详细信息

基于离散颗粒模型的含间隙水颗粒材料液–固耦合分析,发展了Darcy渗流模型。应用特征线SPH方法求解液相,建立饱和与非饱和颗粒材料渗流模型的数值模型。数值例题给出饱和颗粒材料结构物在位移加载条件下的破坏模式及间隙水Darcy速度与水压力分布,并进一步模拟降雨条件下非饱和颗粒材料结构物的瞬态渗流过程,显示该模型模拟含间隙水颗粒材料结构物液–固耦合及变形的良好性能。

关键词：渗流力学离散颗粒模型光滑质点流体动力学特征线颗粒材料液-固耦合

考虑破碎影响的颗粒材料亚塑性模型及应变局部化模拟

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计算力学学报 2012年第3期29卷 375-380页

作者：楚锡华沈顺余村姜清辉武汉大学土木建筑工程学院武汉430072 水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

在基于2ndP-K应力率的亚塑性模型基础上,通过引入一个能够考虑颗粒破碎影响的孔隙比-平均压力临界状态方程,形成了一个能够模拟颗粒破碎影响的颗粒材料亚塑性模型,数值算例考查了颗粒破碎对应变局部化模式及位移-承载曲线的影响,结果表... 详细信息

在基于2ndP-K应力率的亚塑性模型基础上,通过引入一个能够考虑颗粒破碎影响的孔隙比-平均压力临界状态方程,形成了一个能够模拟颗粒破碎影响的颗粒材料亚塑性模型,数值算例考查了颗粒破碎对应变局部化模式及位移-承载曲线的影响,结果表明,所建议模型具有模拟破碎对颗粒材料应变局部影响的良好性能。

关键词：颗粒材料亚塑性模型颗粒破碎应变局部化

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基于扰动状态概念的堆石料本构模型研究

工程力学 2010年第6期27卷 154-161页

作者：徐远杰潘家军楚锡华孔科武汉大学土木建筑工程学院工程力学系湖北武汉430072 湖北省岩土与结构工程安全重点实验室湖北武汉430072 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010

堆石料是将天然岩石破碎料或河床沉积砂砾石料经人工颗粒级配而成的一类颗粒性材料,在水电工程中多用于筑建高混凝土面板堆石坝和粘土芯墙堆石坝,是坝体承受水压力的主要载体。该文基于Desai CS对砂性土所建议的扰动状态概念,旨在发展... 详细信息

堆石料是将天然岩石破碎料或河床沉积砂砾石料经人工颗粒级配而成的一类颗粒性材料,在水电工程中多用于筑建高混凝土面板堆石坝和粘土芯墙堆石坝,是坝体承受水压力的主要载体。该文基于Desai CS对砂性土所建议的扰动状态概念,旨在发展一种能反映堆石料复杂力学行为的弹塑性宏观本构模型。主要工作包括:1)采用临界状态模型描述堆石料的相对完整状态,根据堆石料内部微结构演化特征,在扰动函数中考虑了塑性体积应变影响,反映堆石料压硬性的特征;2)依据堆石料的大型三轴试验资料,建议了本构模型中全部参数的确定方法;3)数值算例的结果与国内某工程堆石料的三轴试验成果进行了验证与比较,结果表明:该文所发展的弹塑性宏观本构模型可以较好地模拟堆石料的非线性、压硬性、剪缩剪胀性和破碎等重要力学特性,并可以刻画复杂应力路径对颗粒材料应力变形的影响与演化过程。

关键词：扰动状态概念堆石料本构模型应力路径数值模拟

基于细观方向平均模型的颗粒材料宏观Cosserat连续体本构关系

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计算力学学报 2011年第5期28卷 682-687页

作者：刘其鹏李锡夔楚锡华大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 武汉大学土木建筑工程学院武汉430072

提出了基于细观微-方向模型(Micro-Directional Model)的宏观Cosserat连续体本构关系。在细观尺度上考虑颗粒旋转自由度及接触力矩,微结构的影响通过接触分布函数体现。给出均质各向同性Cosserat连续体模型弹性常数的细观参数表达式,并... 详细信息

提出了基于细观微-方向模型(Micro-Directional Model)的宏观Cosserat连续体本构关系。在细观尺度上考虑颗粒旋转自由度及接触力矩,微结构的影响通过接触分布函数体现。给出均质各向同性Cosserat连续体模型弹性常数的细观参数表达式,并建议了二维情况下内尺度参数的细观力学表达式。对颗粒材料宏观行为分别进行离散单元法数值模拟和基于本文所给表达式的理论预测,二者的一致性说明了所发展模型的有效性。

关键词：颗粒材料 Cosserat连续体离散颗粒集合体微-方向模型离散单元法

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离散颗粒多尺度分级模型与破碎模拟

大连理工大学学报 2006年第3期46卷 319-326页

作者：楚锡华李锡夔大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024

在所建议传统离散颗粒模型基础上引入了多尺度分级模型,定义了不同尺度的基本颗粒和颗粒簇模拟颗粒破碎现象.在统计断裂力学W e ibu ll分布公式基础上利用名义应力给出了多尺度分级模型意义下颗粒破碎概率;结合颗粒簇的解簇模型建议了... 详细信息

在所建议传统离散颗粒模型基础上引入了多尺度分级模型,定义了不同尺度的基本颗粒和颗粒簇模拟颗粒破碎现象.在统计断裂力学W e ibu ll分布公式基础上利用名义应力给出了多尺度分级模型意义下颗粒破碎概率;结合颗粒簇的解簇模型建议了一个可模拟颗粒破碎的多尺度分级离散颗粒模型.数值例题初步显示了所建议模型模拟颗粒破碎现象的有效性.并利用所提出的名义有效应变和名义体积应变显示了颗粒破碎过程对颗粒材料结构物变形的影响.

关键词：离散颗粒模型破碎解簇诱导应力破碎概率颗粒材料

含液颗粒材料液固耦合分析的离散颗粒模型及特征线SPH法

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计算力学学报 2007年第6期24卷 719-726页

作者：楚锡华李锡夔大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024

对含液颗粒材料流固耦合分析建议了一个基于离散颗粒模型与特征线SPH法的显式拉格朗日-欧拉无网格方案。在已有的用以模拟固体颗粒集合体的离散颗粒模型[1]基础上,将颗粒间间隙内的流体模型化为连续介质,对其提出并推导了基于特征线的SP... 详细信息

对含液颗粒材料流固耦合分析建议了一个基于离散颗粒模型与特征线SPH法的显式拉格朗日-欧拉无网格方案。在已有的用以模拟固体颗粒集合体的离散颗粒模型[1]基础上,将颗粒间间隙内的流体模型化为连续介质,对其提出并推导了基于特征线的SPH法。数值例题显示了所建议方案在模拟颗粒材料与间隙流相互作用的能力和性能以及间隙流体对颗粒结构承载能力及变形的影响。

关键词：离散颗粒模型光滑质点流体动力学特征线颗粒材料流-固耦合