離散元顆粒流軟件(PFC)在道路工程中的應用內(nèi)容簡介

《離散元顆粒流軟件（PFC）在道路工程中的應用》系統(tǒng)地講述了在道路工 程材料性能分析中應用離散元顆粒流軟件PFC2D/3D 的基本理論和方法。主要內(nèi)容包括：離散元方法的基 本原理、PFC2D/3D軟件介紹、PFC的接觸模型及其參 數(shù)、集料的重構與瀝青混合料離散元試件的生成、集 料和瀝青混凝土基本力學性能的離散元分析實例、瀝 青混凝土開裂問題的離散元分析實例、瀝青混凝土高 溫變形問題的離散元分析實例以及荷載作用下瀝青路 面結構響應的離散元分析實例。

《離散元顆粒流軟件（PFC）在道路工程中的應用》適合于從事公路設計、研究的技術人員以及 各院校師生學習參考。

第1章 概述

1.1 土木工程中的數(shù)值分析方法

1.2 離散元方法的歷史、發(fā)展及應用現(xiàn)狀

1.3 道路工程中的典型問題

1.4 本書的主要內(nèi)容

本章參考文獻

第2章 離散元方法的基本原理

2.1 離散元方法的基本思想

2.2 離散元方法的基本假定

2.3 離散元方法的計算原理

本章參考文獻

第3章 顆粒流程序PFC2D/3D

3.1 離散元方法與顆粒流程序PFC

3.2 顆粒流程序PFC的組成與工具

3.3 顆粒流程序PFC的常用命令

3.4 顆粒流程序PFC的文件類型

3.5 顆粒流程序PFC的FISH語言

本章參考文獻

第4章 顆粒流程序PFC的接觸模型及其參數(shù)

4.1 PFC中的接觸本構模型

4.2 微觀參數(shù)和宏觀參數(shù)的關系

4.3 瀝青混合料的接觸本構模型和微觀力學參數(shù)

本章參考文獻

第5章 集料的重構與瀝青混合料離散元試件的生成

5.1 二維瀝青混合料離散元試件的生成

5.2 基于離散單元相互重疊算法的三維集料顆粒重構和瀝青混合料離散元試件的生成

5.3 基于隨機切割算法的三維集料顆粒重構和瀝青混合料離散元試件的生成

本章參考文獻

第6章 集料和瀝青混凝土基本力學性能的離散元分析實例

6.1 瀝青混合料中集料力學特性研究

6.2 集料的三軸剪切試驗模擬

6.3 瀝青混合料動態(tài)模量試驗的離散元模擬

6.4 瀝青混合料各向異性研究

本章參考文獻

第7章 瀝青混凝土開裂問題的離散元分析實例

7.1 瀝青混合料小梁斷裂試驗模擬

7.2 瀝青混合料劈裂試驗的離散元模擬

本章參考文獻

第8章 瀝青混凝土高溫變形問題的離散元分析實例

8.1 瀝青混合料蠕變試驗的離散元模擬

8.2 瀝青混合料車轍試驗的離散元模擬

本章參考文獻

第9章 荷載作用下瀝青路面結構響應的離散元分析實例

9.1 路面結構的離散元模型與參數(shù)

9.2 靜止荷載作用下路面結構響應

9.3 振動荷載作用下路面結構響應

9.4 移動荷載作用下路面結構響應

本章參考文獻2100433B

本書介紹了作者多年來在水利工程和巖土工程領域有關顆粒離散元分析的研究成果，主要內(nèi)容包括：①離散元顆粒的應用基礎，包括顆粒離散元模型的尺寸效應分析和細觀力學參數(shù)反演研究；②離散元顆粒模型建立的方法及應用實例；③離散元顆粒在大尺度工程問題中的應用研究，采用基于連續(xù)-離散耦合方法對隧洞圍巖變形與破壞機理進行分析；④基于離散元顆粒方法流固耦合分析，包括堤基滲透破壞的離散元模擬分析和地基灌漿加固離散元模擬分析。

目錄

前言

第1章 緒論 1

1.1 水利工程中材料及結構的力學特性 1

1.2 離散單元法的發(fā)展及應用 2

1.2.1 離散單元法的基本思想 2

1.2.2 離散單元法的發(fā)展 3

1.2.3 離散元顆粒流的特點 4

1.3 離散單元法在水利工程中的應用 5

1.3.1 離散單元法在堤壩滲透變形方面的應用 5

1.3.2 離散單元法在地層灌漿方面的應用 6

1.3.3 離散單元法在巖爆方面的應用 8

1.3.4 離散單元法在混凝土工程中的應用 8

1.3.5 離散單元法在土力學方面的應用 9

1.4 本書主要內(nèi)容 10

第2章 顆粒黏結模型細觀參數(shù)的選取 12

2.1 模型的顆粒尺寸效應研究 12

2.1.1 顆粒尺寸效應的研究方案 13

2.1.2 力學參數(shù)的顆粒尺寸效應分析 15

2.1.3 破壞模式的顆粒尺寸效應分析 20

2.1.4 顆粒尺寸的選取建議 23

2.2 宏-細觀參數(shù)間的關系研究 27

2.2.1 宏-細觀參數(shù)間關系的研究方案 27

2.2.2 基于正交試驗設計的敏感性分析 29

2.2.3 基于中心復合試驗設計的響應面構造 33

2.3 細觀參數(shù)標定程序 38

2.3.1 **化模型的構造及優(yōu)化算法的選擇 39

2.3.2 細觀參數(shù)標定程序的實現(xiàn) 40

2.3.3 細觀參數(shù)標定算例及其討論 42

2.4 本章小結 46

第3章 顆粒離散元模型的建立與應用 47

3.1 含不規(guī)則形狀顆粒的材料模型 47

3.1.1 模板構造法 47

3.1.2 顆粒簇圖像構造法 50

3.1.3 **多邊形顆粒簇構造法 51

3.1.4 小結 56

3.2 含圓形孔洞的巖石材料 56

3.2.1 試驗背景 56

3.2.2 試驗設計 57

3.2.3 裂紋演化與聲發(fā)射特征 59

3.2.4 孔徑效應分析 61

3.2.5 小結 63

3.3 泥石流啟動過程試驗與數(shù)值模擬研究 63

3.3.1 工程背景 63

3.3.2 啟動實驗設計 63

3.3.3 試驗過程與結果 64

3.3.4 啟動模擬與機理分析 65

3.3.5 小結 68

3.4 本章小結 68

第4章 基于連續(xù)-離散耦合的硐室圍巖變形與破壞機理 69

4.1 連續(xù)-離散耦合模型的映射算法 69

4.1.1 耦合映射算法原理 69

4.1.2 顆粒-節(jié)段端點的作用力映射 70

4.1.3 節(jié)段端點-顆粒的速率映射 72

4.2 基于矩張量的聲發(fā)射算法 72

4.2.1 矩張量的提取方法 72

4.2.2 聲發(fā)射事件的尺度效應 72

4.2.3 矩張量與矩震級的求解 73

4.3 連續(xù)-離散耦合模型的建立 74

4.3.1 單向豎向荷載下的漸進變形破裂 75

4.3.2 豎向荷載下的矩震級分布特征 82

4.3.3 不同圍壓下的破壞特征與矩震級分布特征 88

4.3.4 矩張量分解與不同圍壓下的破裂類型 93

4.3.5 不同間距下的破壞特征 96

4.4 本章小結 102

第5章 堤基滲透破壞的離散元模擬分析 103

5.1 基于顆粒離散元的流固耦合原理 104

5.1.1 顆粒多孔介質(zhì)的滲流動力學方程 104

5.1.2 顆粒與流體的相互作用 104

5.1.3 顆粒的運動方程 106

5.2 流固耦合在顆粒流中的應用驗證 106

5.2.1 固定粗糙網(wǎng)格法 106

5.2.2 滲流試驗驗證 107

5.3 堤基滲透破壞過程仿真模擬 110

5.3.1 細觀參數(shù)標定 110

5.3.2 離散顆粒元滲流模型的建立 112

5.3.3 顆粒離散元模型滲流模擬 113

5.4 滲透破壞數(shù)值模擬結果分析 114

5.4.1 顆粒間接觸力的變化 114

5.4.2 砂槽中顆?？紫堵首兓?115

5.4.3 流量與水力梯度關系 116

5.4.4 顆粒流失規(guī)律 117

5.4.5 砂槽中流場的變化 118

5.4.6 水位上升速度對管涌的影響分析 120

5.5 本章小結 121

第6章 地基灌漿加固離散元模擬分析 122

6.1 顆粒流灌漿模擬基本理論 122

6.1.1 流體域的構建 122

6.1.2 顆粒體的滲透特性 123

6.1.3 流體細觀-宏觀關系 124

6.1.4 流體的壓力效應 125

6.1.5 流固耦合作用的實現(xiàn) 125

6.2 灌漿的顆粒流分析 127

6.2.1 砂礫石地層模型 127

6.2.2 水泥漿液在砂礫石層中的滲透系數(shù) 129

6.3 灌漿過程的模擬 130

6.3.1 灌漿模型的邊界條件 130

6.3.2 測量圓設置 130

6.4 模擬結果分析 133

6.4.1 灌漿過程分析 133

6.4.2 灌漿壓力對灌漿效果影響分析 134

6.4.3 灌漿過程的時間效應 136

6.4.4 灌漿的劈裂效應 136

6.4.5 灌漿過程中孔隙率的變化 138

6.4.6 砂礫層中灌漿的破壞模式分析 139

6.5 本章小結 141

參考文獻 143 2100433B

離散元顆粒流是研究巖土材料物理力學性能及破壞機理的有效方法，可以從微細觀角度解釋巖土材料損傷斷裂機理，在水利工程領域也開始得到了廣泛的重視。本書介紹了作者多年來在水利工程和巖土工程領域有關顆粒離散元分析的研究成果，主要內(nèi)容包括：①離散元顆粒的應用基礎，包括顆粒離散元模型的尺寸效應分析和細觀力學參數(shù)反演研究；②離散元顆粒模型建立的方法及應用實例；③離散元顆粒在大尺度工程問題中的應用研究，采用基于連續(xù)-離散耦合方法對隧洞圍巖變形與破壞機理進行分析；④基于離散元顆粒方法流固耦合分析，包括堤基滲透破壞的離散元模擬分析和地基灌漿加固離散元模擬分析。