本文關(guān)鍵詞：基于PFC3D的模擬月壤本構(gòu)關(guān)系研究　出處：《中國地質(zhì)大學(xué)（北京）》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：月表的工程應(yīng)用及基礎(chǔ)設(shè)計要求模擬月壤具有準(zhǔn)確的巖土工程特性，國內(nèi)外對模擬月壤的研制及力學(xué)性質(zhì)有較多研究，但對其本構(gòu)關(guān)系方面涉及甚少。論文對模擬土壤巖土工程特性進(jìn)行了試驗研究，為月面工程提供各項有效參數(shù)；采用PFC3D對模擬月壤進(jìn)行了數(shù)值模擬，標(biāo)定了模擬月壤的細(xì)觀參數(shù)，研究了各細(xì)觀參數(shù)對模擬月壤強(qiáng)度的影響；針對月面環(huán)境的特殊性，基于顆粒物質(zhì)力學(xué)和接觸力學(xué)，結(jié)合模擬月壤的散體顆粒性，建立了模擬月壤的本構(gòu)模型。 論文通過顆粒分析試驗確定了模擬月壤的粒徑分布，通過固結(jié)試驗得到其壓縮系數(shù)，進(jìn)行直剪試驗和三軸壓縮試驗確定了抗剪強(qiáng)度參數(shù)：內(nèi)聚力、摩擦角等。在三軸試驗中，為模擬月壤設(shè)計加工了新型的制樣模具，提高了試驗效率，，得出模擬月壤在高圍壓和低圍壓下的抗剪強(qiáng)度。 基于室內(nèi)三軸試驗所得出模擬月壤的力學(xué)性質(zhì)，采用基于離散元法的顆粒流軟件PFC3D對模擬月壤的細(xì)觀力學(xué)特性進(jìn)行了研究。建立一個尺寸等同于三軸試驗的圓柱壁面及上下加載板模型，使用PFC3D中內(nèi)嵌的FISH語言編程，生成與室內(nèi)試驗粒徑分布狀況相符的模擬月壤顆粒集合體。以模擬月壤已知的宏觀物理力學(xué)參數(shù)作為參考，反復(fù)調(diào)試其顆粒細(xì)觀參數(shù)，直至其模擬應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與實際相符，建立模擬月壤離散元接觸力學(xué)模型，進(jìn)行數(shù)值模擬。 針對月表土壤的力學(xué)特性的特殊性，研究了表面能對模擬月壤強(qiáng)度的影響，建立了考慮模擬月壤顆粒間互相作用的顆粒物質(zhì)模型，該模型由顆粒物質(zhì)的本構(gòu)模型拓展而成，嵌入了顆粒間的表面能，表征在極低大氣壓力條件下月球土壤的本構(gòu)關(guān)系。在此條件下，由于表面能的影響，該本構(gòu)模型體現(xiàn)出較高的抗剪強(qiáng)度，與在月球表面觀察到的較高抗剪強(qiáng)度性質(zhì)相符。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P184

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1327174