基于颗粒流方法的数值试样模拟方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于颗粒流方法的数值试样模拟方法，包括以下步骤：a、对所模拟对象进行定义，确定试样的几何尺寸，原始试验的加载方式，获得原始试验的宏观参数b、建立力学模型的特征，确定模型试样参数；c、构造并运行简化模型；d、生成PFC试样，依次生成墙体，生成小半径颗粒，增大颗粒半径，试样自动平衡，施加围压；e、运行计算模型，通过检验模型确定模型运行正确无误时，连接所有数据文件进行计算；移动墙体，调用伺服程序，计算和记录数据。通过该方法，可以较好的模拟土体细观作用机理，得出更加科学有效的数据，简化分析步骤，节约时间。
【专利说明】基于颗粒流方法的数值试样模拟方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土工分析【技术领域】，特别地，涉及一种基于颗粒流方法的数值试样模拟方法。
【背景技术】
[0002]土工合成材料与土体界面作用机理直接决定了加筋土工程的质量，研宄动载作用下筋土界面作用特性能够更加深入的揭示众多实际加筋工程的加筋机理。但目前的研宄基本上是通过室内试验宏观的探讨了动载作用下筋土界面的力学性质，而基于连续介质力学的有限元方法数值模拟筋土界面特性的情况，也只能分析其宏观特性。颗粒离散元法数值模拟手段可以在得到筋土界面相互作用的宏观力学响的同时，获得土体细观组构参量的变化规律。
[0003]颗粒流方法(PFC2D，ParticleFlow Code in 2 Dimens1ns)即二维颗粒流程序。PFC系列软件是Itasca公司发布的几款款高端产品，特别适合十复杂机理性问题研宄。它是利用显式差分算法和离散兀理论开发的微/细观力学程序，它是从介质的基本粒子结构的角度考虑介质的基本力学特性，并认为给定介质在不同应力条件下的基本特性主要取决十粒子之间接触状态的变化，适用研宄粒状集合体的破裂和破裂发展问题、以及颗粒的流动等大位移直问题。颗粒流方法是通过离散单元方法来模拟圆形颗粒介质的运动及其相互作用。最初，这种方法是研宄颗粒介质特性的一种工具，它采用数值方法将物体分为有代表性的数百个颗粒单元，期望利用这种局部的模拟结果来研宄边值问题连续计算的本构模型。以下两种因素促使PFC2D方法产生变革与发展:(1)通过现场实验来得到颗粒介质本构模型相当困难；(2)随着微机功能的逐步增强，用颗粒模型模拟整个问题成为可能，一些本构特性可以在模型中自动形成。因此，PFC2D便成为用来模拟固体力学和颗粒流问题的一种有效手段。利用颗粒流方法进行数值试样模拟，此种方式还鲜有人员进行尝试。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明目的在于提供一种基于颗粒流方法的数值试样模拟方法。
[0006]为实现上述目的，本发明提供一种基于颗粒流方法的数值试样模拟方法，包括以下步骤:
a、对所模拟对象进行定义，确定试样的几何尺寸，原始试验的加载方式，获得原始试验的宏观参数，包括E、C、峰值强度，残余强度及最终应变量；
b、建立力学模型的特征，确定模型试样参数，包括:颗粒大小、数目、粒径比；试样空隙比；试样弹性模量；颗粒间接触类型、接触刚度与法向、切向接触刚度比；颗粒间连接强度；颗粒间摩擦系数；加载步M ；
C、构造并运行简化模型；
d、生成PFC试样，依次生成墙体，生成小半径颗粒，增大颗粒半径，试样自动平衡，施加围压;
e、运行计算模型，通过检验模型确定模型运行正确无误时，连接所有数据文件进行计算；移动墙体，调用伺服程序，计算和记录数据。
[0007]本发明具有以下有益效果:
通过该方法，可以较好的模拟土体细观作用机理，得出更加科学有效的数据，简化分析步骤，节约时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明基于颗粒流方法的数值试样模拟方法优选实施例的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0009]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0010]请参阅图1，本发明的优选实施例提供了一种基于颗粒流方法的数值试样模拟方法，包括以下步骤:
(I)对所模拟对象进行定义
定义模型的详细程度是由模拟意图决定的，定义模型最基本的目的是能够体现所要解释的机制，对所模拟问题影响较大的特性要重点考虑，而影响不大的特性则可以忽略。确定试样的几何尺寸；明确原始试验的加载方式；获得原始试验的宏观参数，包括E、C、f1、峰值强度，残余强度。
[0011](2)建立力学模型的基本概念
建立模型的特征，确定模型试样参数，包括:(1)颗粒大小、数目、粒径比；(2)试样空隙比；(3)试样弹性模量；(4)颗粒间接触类型、接触刚度与法向、切向接触刚度比；(5)颗粒间连接强度；(6)颗粒间摩擦系数；(7)加载步M0
[0012](3)构造并运行简化模型
为提高解题效率，可在建立实际工程模型之前，先构造并运行一系列简化的测试模型。通过这种前期简化模型的运行，可对力学系统的概念有更深入的了解，明确所选的接触类型是否有代表性以及边界条件对模型结果的影响程度等，若不理想还需对第二步进行修改。
[0013](4)生成PFC试样
依次生成墙体，生成小半径颗粒，增大颗粒半径，试样自动平衡，施加围压。
[0014](5)运行计算模型
通过检验模型确定模型运行正确无误时，连接所有数据文件进行计算。移动墙体，调用伺服程序，计算和记录各种数据。
[0015]最后，解释结果，将计算结果与实测结果进行比较分析，模拟结果以表格或图形的方式直接显示在计算机屏幕。通过上述步骤，可以较好的模拟土体细观作用机理，得出更加科学有效的数据，简化分析步骤，节约时间。
[0016]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于颗粒流方法的数值试样模拟方法，其特征在于，包括以下步骤: a、对所模拟对象进行定义，确定试样的几何尺寸，原始试验的加载方式，获得原始试验的宏观参数，包括E、C、峰值强度，残余强度及最终应变量； b、建立力学模型的特征，确定模型试样参数，包括:颗粒大小、数目、粒径比；试样空隙比；试样弹性模量；颗粒间接触类型、接触刚度与法向、切向接触刚度比；颗粒间连接强度；颗粒间摩擦系数；加载步M ； C、构造并运行简化模型； d、生成PFC试样，依次生成墙体，生成小半径颗粒，增大颗粒半径，试样自动平衡，施加围压; e、运行计算模型，通过检验模型确定模型运行正确无误时，连接所有数据文件进行计算；移动墙体，调用伺服程序，计算和记录数据。
【文档编号】G06F19/00GK104504258SQ201410775239
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】王家全, 王宇帆 申请人:广西科技大学