土工細(xì)觀模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬

顆粒流理論在以散體材料為主要特征的巖土工程的研究中具有重要意義。本書系統(tǒng)總結(jié)了顆粒流數(shù)值仿真技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用及研究進(jìn)展，詳細(xì)介紹了數(shù)字圖像無標(biāo)點(diǎn)土體量測(cè)技術(shù)和土體細(xì)觀量測(cè)技術(shù)在室內(nèi)模型中的應(yīng)用，利用顆粒流理論對(duì)各種巖土工程問題進(jìn)行數(shù)值仿真模擬分析。通過試驗(yàn)結(jié)合數(shù)值模擬的方法從細(xì)觀角度對(duì)巖土工程中的各種宏觀現(xiàn)象進(jìn)行解釋，并揭示其力學(xué)機(jī)制。本書的內(nèi)容涉及巖土工程領(lǐng)域中各種問題的細(xì)觀力學(xué)機(jī)制，包括土體穩(wěn)定破壞、樁土變形、飽和砂土液化、土的滲透破壞及地基加固等。

本書可供土建、水利、交通、鐵道等部門從事科研、設(shè)計(jì)、施工和勘察工作的科研人員參考，也可作為高等院校土建相關(guān)專業(yè)的高年級(jí)本科生和研究生的教材使用。2100433B

作　者：周健，賈敏才等 著 叢 書 名：巖土工程新技術(shù)與應(yīng)用叢書

出 版 社：科學(xué)出版社

ISBN：9787030202413

出版時(shí)間：2008-04-01

版　次：1

頁(yè)　數(shù)：437

裝　幀：精裝

開　本：16開

所屬分類：圖書 > 教材教輔 > 大學(xué)教材

在混凝土細(xì)觀隨機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的基礎(chǔ)上，深入研究混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)的組成特點(diǎn)，建立合理的混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)的描述方法；在此基礎(chǔ)上，基于固體計(jì)算力學(xué)最新發(fā)展的細(xì)觀模擬方法，精細(xì)模擬混凝土細(xì)觀裂縫群的產(chǎn)生和發(fā)展過程，研究混凝土細(xì)觀應(yīng)力隨機(jī)重分布規(guī)律；基于多尺度理論，選取合適的狀態(tài)變量作為尺度間的橋梁，從細(xì)觀數(shù)值模擬結(jié)果出發(fā)求解宏觀損傷隨機(jī)演化規(guī)律，并與多維連續(xù)損傷模型相結(jié)合，構(gòu)成多尺度隨機(jī)損傷模型的完整體系；采用所建立的多尺度隨機(jī)損傷模型模擬混凝土結(jié)構(gòu)的全過程非線性行為，有針對(duì)性地探索尺寸效應(yīng)等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)非線性分析難以處理的問題，為結(jié)構(gòu)非線性分析與設(shè)計(jì)提供理論工具與技術(shù)支持。

采用散粒介質(zhì)力學(xué)與細(xì)觀機(jī)理分析方法，通過三軸數(shù)值試驗(yàn)，模擬在地震荷載作用下飽和砂土液化過程，探討液化過程中狀態(tài)轉(zhuǎn)換面的產(chǎn)生、穩(wěn)態(tài)變形、循環(huán)活動(dòng)性發(fā)展等的細(xì)觀機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展一個(gè)顆粒-流體耦合的飽和砂土細(xì)觀力學(xué)模型，模型中顆粒運(yùn)動(dòng)采用散粒介質(zhì)的離散單元方法模擬，流體運(yùn)動(dòng)采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）技術(shù)計(jì)算，通過一定的邊界條件實(shí)現(xiàn)流固兩相的耦合。采用建立的細(xì)觀模型研究飽和砂土液化時(shí)土體的局部滲流特性，分析滲透系數(shù)與應(yīng)力、細(xì)觀組構(gòu)演化與宏觀應(yīng)力應(yīng)變發(fā)展之間的定量關(guān)系。在振動(dòng)模型試驗(yàn)中引入先進(jìn)的數(shù)碼攝像可視化跟蹤技術(shù)和數(shù)字信息計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理技術(shù)，測(cè)量分析飽和砂土液化時(shí)土體細(xì)觀組構(gòu)參數(shù)的演化規(guī)律，并與數(shù)值結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。最后根據(jù)上述流體-顆粒耦合細(xì)觀模擬、組構(gòu)演化規(guī)律分析以及模型試驗(yàn)結(jié)果，建立一個(gè)基于細(xì)觀機(jī)理分析的飽和砂土液化模型。 2100433B

對(duì)混凝土試件動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行細(xì)觀數(shù)值模擬對(duì)指導(dǎo)高拱壩的抗震設(shè)計(jì)具有重要意義，但由于離散網(wǎng)格規(guī)模巨大，導(dǎo)致稀疏線性方程組求解所需時(shí)間在整體細(xì)觀數(shù)值模擬時(shí)間中占95%以上，研究高效并行預(yù)條件方法減少線性方程組求解時(shí)間是加快數(shù)值模擬的必由之路。.本項(xiàng)目針對(duì)非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格下混凝土細(xì)觀數(shù)值模擬程序中的對(duì)稱正定稀疏線性方程組，基于圖分割算法，研究將子圖擴(kuò)展為重疊子圖時(shí)的最佳重疊方式，采用對(duì)子圖間與子圖內(nèi)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行綜合排序的方法，控制非零元素離對(duì)角元的距離，并在分析加性Schwarz并行預(yù)條件不能趨近對(duì)應(yīng)串行預(yù)條件機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì)局部分解因子研究最佳的舍棄策略與組裝方法，構(gòu)筑對(duì)稱正定且隨重疊度增加趨近于對(duì)應(yīng)串行預(yù)條件的并行不完全分解預(yù)條件。同時(shí)，基于混凝土細(xì)觀數(shù)值模擬中稀疏線性方程組的特點(diǎn)，分析系數(shù)矩陣中元素之間的相互關(guān)系，研究粗網(wǎng)格構(gòu)造方法，設(shè)計(jì)粗網(wǎng)格校正算子作用到向量上的并行算法，進(jìn)一步改進(jìn)并行預(yù)條件。