本文選題：顆粒介質(zhì) + 多尺度建模　； 參考：《中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)》2017年07期

【摘要】：顆粒介質(zhì)是由大量離散顆粒構(gòu)成的無序材料,在工業(yè)生產(chǎn)與自然界中廣泛存在.在外界作用下,顆粒材料可以類似固體保持穩(wěn)定,也可類似流體發(fā)生流動(dòng),且類固體和類流體之間可以自然轉(zhuǎn)化,目前人們難以采用統(tǒng)一的連續(xù)本構(gòu)進(jìn)行描述.本文提出了物質(zhì)點(diǎn)法(Material Point Method,MPM)與離散元法(Discrete Element Method,DEM)的多尺度建模框架,亦即宏觀尺度采用適用于大變形問題的MPM,顆粒尺度則采用DEM描述每個(gè)顆粒運(yùn)動(dòng),每個(gè)物質(zhì)點(diǎn)的力學(xué)性質(zhì)由該點(diǎn)處若干顆粒構(gòu)成的代表性體積元的力學(xué)性質(zhì)計(jì)算得到,宏觀尺度MPM所得變形梯度作為邊界條件施加到體積元中,基于DEM計(jì)算得到域內(nèi)的平均柯西應(yīng)力,反饋到MPM計(jì)算,以此實(shí)現(xiàn)跨尺度研究.以沙堆倒塌作為算例,驗(yàn)證了MPM/DEM多尺度建模在描述顆粒復(fù)雜力學(xué)行為的有效性,并對(duì)倒塌過程中,宏觀應(yīng)變等信息與內(nèi)在接觸力鏈網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)進(jìn)行了討論.MPM/DEM多尺度建模沒有引入唯象本構(gòu),且適用于大變形問題,為顆粒介質(zhì)的多力學(xué)狀態(tài)研究提供了新的思路.
[Abstract]:Granular media is a disordered material consisting of a large number of discrete particles, which exists widely in industrial production and nature. Under the action of the outside world, the granular materials can keep stable like solids or flow like fluids, and they can be transformed naturally between similar solids and fluid-like fluids. At present, it is difficult to use unified continuous constitutive equations to describe them. In this paper, a multi-scale modeling framework for material Point method (MPM) and discrete Element method (demm) is proposed. In other words, the macroscopic scale uses the MPMs suitable for large deformation problems, and the particle scale uses DEM to describe the motion of each particle. The mechanical properties of each material point are calculated by the mechanical properties of the representative volume element composed of a number of particles at the point. The deformation gradient obtained from the macroscopic scale MPM is applied to the volume element as a boundary condition. The average Cauchy stress in the domain is obtained based on the DEM calculation and fed back to the MPM calculation to achieve cross-scale research. Taking the sand pile collapse as an example, the effectiveness of MPM/DEM multi-scale modeling in describing the complex mechanical behavior of particles is verified. The relationship between macroscopic strain information and internal contact force chain network is discussed. The multi-scale modeling of MPM / Dem does not introduce phenomenological constitutive model, and it is suitable for large deformation problems, which provides a new idea for the study of multi-mechanical state of granular media.
【作者單位】： 清華大學(xué)水沙科學(xué)與水利水電工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(編號(hào):11272048,51239006,11572178
【分類號(hào)】：O347.7

【參考文獻(xiàn)】

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1 汪衛(wèi)華;;非晶態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)和特性[J];物理學(xué)進(jìn)展;2013年05期

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【共引文獻(xiàn)】

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3 王一淳;;不規(guī)則知識(shí)晶格視角下的數(shù)字圖書館資源聚合機(jī)理研究[J];圖書館;2017年05期

4 王奕仁;王棟民;張江濤;李文平;趙計(jì)輝;;非晶態(tài)C_(12)A_7礦物對(duì)水泥早期凝結(jié)硬化的影響及作用機(jī)理[J];硅酸鹽通報(bào);2017年05期

5 史蕊蕊;李萌;裴元生;;B_2O_3-SiO_2-Na_2O緩釋抑菌劑的合成及性能表征[J];無機(jī)材料學(xué)報(bào);2017年05期

6 危洪清;張平;;塊體非晶合金的結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展[J];邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2017年02期

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8 張鵬國(guó);黃火根;柯海波;;鈾基非晶合金制備的影響因素探析[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2017年10期

9 沈振豪;雷聲;張正彬;官發(fā)根;馬世豪;;Nb含量對(duì)Fe-Si-B非晶合金玻璃轉(zhuǎn)變特性的影響[J];湖北理工學(xué)院學(xué)報(bào);2017年01期

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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3 李建福;王軍強(qiáng);劉曉峰;趙昆;張博;白海洋;潘明祥;汪衛(wèi)華;;玻璃態(tài)金屬塑料[J];中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2010年06期

4 胡海波;王林;;冪律分布研究簡(jiǎn)史[J];物理;2005年12期

5 方祥位,陳正漢,申春妮,孫樹國(guó);剪切對(duì)非飽和土土-水特征曲線影響的探討[J];巖土力學(xué);2004年09期

6 李廣信,武世鋒;土的卸載體縮的試驗(yàn)研究及其機(jī)理探討[J];巖土工程學(xué)報(bào);2002年01期

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8 郭瑞平,李廣信,阪上最一;土的應(yīng)變軟化模型及其在邊值問題中的應(yīng)用[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2000年08期

9 郭瑞平,李廣信;以塑性功函數(shù)為硬化參數(shù)的土的彈塑性模型[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2000年05期

10 李廣信,郭瑞平;土的卸載體縮與可恢復(fù)剪脹[J];巖土工程學(xué)報(bào);2000年02期

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7 陳國(guó)亮;顆粒介質(zhì)成形工藝研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

8 陳平;顆粒介質(zhì)壓縮和剪切的可視化試驗(yàn)與分析[D];華南理工大學(xué);2014年

9 葉子沛;振動(dòng)激勵(lì)下固體顆粒介質(zhì)傳力性能模擬研究[D];燕山大學(xué);2014年

本文編號(hào)：1824797