›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (3): 883-892.doi: 10.16285/j.rsm.2017.03.034

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

一种模拟堆石料的二维多边形离散单元法及程序

罗 滔1, 2,OOI E T2,CHAN A H C3,傅少君1   

  1. 1. 武汉大学 土木建筑工程学院,湖北 武汉 430072;2. 澳大利亚联邦大学 工程与计算机信息学院,澳大利亚 巴拉腊特 3350; 3. 塔斯马尼亚大学 工程、信息与计算机技术学院,澳大利亚 霍巴特 7000
  • 收稿日期:2016-01-12 出版日期:2017-03-11 发布日期:2018-06-05
  • 通讯作者: 傅少君,男,1969年生,博士,教授,博士生导师,主要从事工程数值计算与分析方面的教学与研究工作。E-mail: shaojunfu69@vip.sina.com E-mail:luotao19870426@126.com
  • 作者简介:罗滔,男,1987年生,博士研究生,主要从事岩土工程数值计算方法方面的研究工作

A 2-D polygon discrete element method and program for simulating rockfill materials

LUO Tao1, 2, OOI E T2, CHAN A H C3, FU Shao-jun1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China; 2. School of Engineering & IT, Federation University Australia, Ballarat 3350, Australia; 3. School of Engineering and ICT, University of Tasmania, Hobart 7000, Australia
  • Received:2016-01-12 Online:2017-03-11 Published:2018-06-05

摘要: 在考虑堆石料真实颗粒形状的基础上,将每个颗粒用一个多边形离散单元表示,基于一种线性搜索算法对多边形-多边形之间的接触详情进行检索计算,引入基于势能原理的法向多边形-多边形接触模型及切向库仑摩擦模型,形成了一种多边形离散元计算方法,并开发了相应的PDEM程序。可以从颗粒尺度层面展示颗粒之间的相互作用以及每个颗粒的位移和转动,帮助进一步揭示颗粒的细观特性(形状、大小、材料特性等)对堆石料的宏观强度和变形的影响。最后采用PDEM程序对某粗粒料的二维模型试验进行了数值模拟,得到了与室内试验一致的应力变形规律,展现了其方法和程序用于研究堆石料的有效性。

关键词: 堆石料, 离散单元法, 接触检索, 接触模型, PDEM, 双轴试验

Abstract: Every single particle is simulated by a polygon discrete element to capture the realistic shape of rockfill materials. A polygon discrete element method (PDEM) is developed by adopting a simple contact detection program and a polygon/polygon contact model. A linear program is adopted to detect the contact details between polygons. Then the normal contact force is calculated by a potential energy based polygon/polygon normal contact model, and a polygon discrete element calculation method is formed. Based on this method, a program called PDEM is developed to study the interaction between particles and both the translational and rotational motion of every particle from the microscopic view. The effect of micro-properties (e.g. particle shape, size, material properties et al.) on the macro-strength and deformation is enabled. A two-dimensional model test of a coarse aggregate was carried out by PDEM program. The stress and deformation laws consistent with the lab experiment were obtained, and the method and procedure were used to study the effectiveness of the rockfill.

Key words: rockfill materials, discrete element method, contact detection, contact model, PDEM, biaxial test

中图分类号: 

  • O 158

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