《岩土顆粒材料的連續離散耦合數值模擬》是一本2021年科學出版社出版的圖書，作者是馬剛，周偉，常曉林，共八章，以水利工程、岩土工程中的岩土顆粒材料為研究對象，針對其形狀不規則、易破碎的特點，建立基於連續離散耦合分析方法的岩土顆粒材料細觀數值模擬方法，系統開展顆粒動靜態破碎、顆粒形狀表征和集合體細觀數值試驗研究。
基本介紹
- 書名：岩土顆粒材料的連續離散耦合數值模擬
- 作者：馬剛、周偉、常曉林
- 出版社： 科學出版社
- ISBN：9787030688446
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
看似簡單的顆粒材料，卻能夠表現出遠比固體、流體更複雜的物理力學特性，如壓硬性、剪脹性、各向異性、路徑相關性等。這些複雜的物理力學特性與其離散性、多尺度和能量耗散機制有關。岩土工程、水利工程、道路橋樑工程等的附存環境或建築材料中相當大一部分是由離散形式的顆粒材料組成，如砂土、碎石、粗粒土等，可統稱為岩土顆粒材料。岩土顆粒材料的力學特性直接影響堆石壩、堤防、地（路）基等工程的設計、施工和運行，因此受到廣泛關注。《岩土顆粒材料的連續離散耦合數值模擬》以水利工程、岩土工程中的岩土顆粒材料為研究對象，針對其形狀不規則、易破碎的特點，建立基於連續離散耦合分析方法的岩土顆粒材料細觀數值模擬方法，系統開展顆粒動靜態破碎、顆粒形狀表征和集合體細觀數值試驗研究。
圖書目錄
目錄
第1章 連續離散耦合分析方法 1
1.1 接觸力模型 2
1.1.1 接觸問題的一般描述 2
1.1.2 二維情況下的接觸力計算 3
1.1.3 三維情況下的接觸力計算 6
1.1.4 線性接觸模型 9
1.2 接觸檢索 10
1.3 顆粒變形 13
1.3.1 應力應變關係 13
1.3.2 動力平衡方程 17
1.3.3 顯式時域積分 20
1.4 本章小結 20
參考文獻 21
第2章 顆粒形狀和顆粒破碎 23
2.1 隨機多面體顆粒 24
2.2 三維雷射掃描顆粒 25
2.3 顆粒形狀表征 27
2.4 內聚力開裂模型 30
2.4.1 裂紋起裂準則 32
2.4.2 裂紋擴展準則 34
2.5 本章小結 36
參考文獻 36
第3章 單顆粒的破碎特性 39
3.1 真實形狀顆粒破碎模擬 40
3.1.1 顆粒形狀資料庫 40
3.1.2 單顆粒壓縮試驗 42
3.1.3 開裂和破碎模式 43
3.1.4 顆粒破碎強度統計 46
3.1.5 顆粒碎片質量分布 48
3.2 顆粒破碎強度的尺寸效應 49
3.2.1 尺寸效應研究進展 49
3.2.2 顆粒壓縮試驗 50
3.2.3 界面強度的敏感性 51
3.2.4 破碎強度的統計分析 53
3.3 局部約束模式對顆粒破碎的影響 54
3.3.1 顆粒局部約束模式 54
3.3.2 多約束顆粒壓縮試驗 56
3.3.3 破碎模式和破碎強度 60
3.4 本章小結 63
參考文獻 64
第4章 單顆粒的衝擊破碎特性 71
4.1 衝擊碎片形狀與分形特性 72
4.1.1 衝擊破碎研究進展 72
4.1.2 單顆粒衝擊試驗 73
4.1.3 破碎模式和碎片統計 77
4.2 不同斷裂機制對衝擊破碎的影響 85
4.2.1 衝擊破碎模擬 85
4.2.2 損傷-碎裂相變 88
4.2.3 開裂模式 89
4.2.4 碎片統計分布 92
4.3 無序性對脆性材料衝擊破碎的影響 95
4.3.1 顆粒無序性 95
4.3.2 顆粒衝擊試驗 96
4.3.3 破碎模式與碎片統計 96
4.3.4 無序性影響機制 100
4.4 本章小結 102
參考文獻 103
第5章 考慮顆粒破碎的岩土顆粒材料宏細觀力學特性 111
5.1 顆粒破碎的力學機制 112
5.2 三軸壓縮數值試驗 112
5.3 顆粒破碎對宏細觀力學特性的影響 113
5.3.1 巨觀力學特性 113
5.3.2 圍壓影響 116
5.3.3 破碎強度影響 119
5.3.4 能量耗散 120
5.4 本章小結 122
參考文獻 123
第6章 複雜載入路徑下的堆石體宏細觀力學特性 125
6.1 真三軸數值試驗 126
6.1.1 數值試樣 126
6.1.2 細觀參數 128
6.1.3 應力應變不變數 129
6.2 數值試驗驗證 130
6.2.1 常規三軸應力路徑試驗 130
6.2.2 常規加卸載應力路徑試驗 131
6.3 等靜水壓力等中主應力係數的應力路徑的三軸試驗 132
6.3.1 載入路徑 132
6.3.2 巨觀力學回響 133
6.3.3 剪脹特性 138
6.3.4 三維強度準則 140
6.3.5 細觀組構信息 147
6.4 等比例應變路徑試驗 156
6.4.1 材料失穩 156
6.4.2 載入路徑 158
6.4.3 巨觀力學回響 160
6.4.4 細觀組構信息 164
6.5 本章小結 176
參考文獻 177
第7章 考慮顆粒延遲破碎的堆石體流變特性 181
7.1 堆石體流變機理 182
7.2 顆粒的延遲破碎 183
7.2.1 亞臨界裂紋擴展理論 183
7.2.2 顆粒強度劣化模型 184
7.2.3 流變時間策略 188
7.3 堆石體流變數值試驗 189
7.3.1 雙軸流變數值試驗 189
7.3.2 顆粒強度劣化模型驗證 190
7.3.3 參數敏感性分析 192
7.3.4 細觀組構信息 194
7.4 堆石體的流變特性 196
7.4.1 風化侵蝕和循環載入的影響 196
7.4.2 堆石體流變的應力歷史依賴性 198
7.5 本章小結 200
參考文獻 201
第8章 基於分形理論的堆石料級配最佳化 203
8.1 分形理論及其在岩土工程中的套用 204
8.2 顆粒粒徑-質量分形模型 204
8.3 堆石料的級配分形特性 206
8.3.1 原型級配分形 206
8.3.2 室內試驗級配分形 208
8.3.3 單顆粒破碎分形 211
8.4 堆石料壓實度試驗 212
8.5 三軸剪下數值試驗 214
8.5.1 常規三軸數值試驗 214
8.5.2 巨觀力學特性 215
8.5.3 細觀組構信息 217
8.6 級配評價指標 222
8.7 本章小結 223
參考文獻 224
