当前位置：文档之家 › 颗粒流方法及PFC2D程序

颗粒流方法及PFC2D程序

  • 格式：pdf
  • 大小：345.33 KB
  • 文档页数：8

下载文档原格式

  / 8

合集下载

pfc简介

pfc简介

PFC2D&PFC3D系列——为类岩土材料和粒状系统设计的2D和3D微观力学离散元分析软件PFC（Particle Flow Code）是利用显式差分算法和离散元理论开发的微/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于粒子之间接触状态的变化，适用研究粒状集合体的破裂和破裂发展问题、以及颗粒的流动（大位移）问题。

与使用FLAC/FLAC3D、UDEC/3DEC不同，PFC不能直接给模型介质”赋”物理力学参数和初始应力条件，所有这些都必须通过不断调整构成模型介质的基本粒子级配组成、接触方式和相应的微力学参数实现。

不同孔隙率下凝灰岩PFC3D模型PFC2D&PFC3D的基本功能：∙介质是颗粒的集合体，它由颗粒和颗粒之间的接触两个部分组成；∙颗粒大小可以服从任意的分布形式；∙接触方式和强度特征是决定介质基本性质的重要因素；∙“接触” 物理模型由线性弹簧或简化的Hertz-Mindlin、库仑滑移、接触或平行链接等模型组成；∙凝块模型支持”奴化” 颗粒或凝块的创建，凝块体可以作为普通形状”超级颗粒” 使用；∙可指定任意方向线段为带有自身接触性质的墙体，普通的墙体提供几何实体；∙“蜂房” 映射逻辑的使用确保了解题时间与系统颗粒数目呈线性（而非指数）增长；∙模拟过程中颗粒和墙体可以随时增减；∙提供了两种阻尼：局部非粘性和粘性；∙密度调节功能可用来增加时间步长和优化解题效率；∙通过能量跟踪可以观察体功、链接能、边界功、摩擦功、动能、应变能；∙可以在任意多个环形区域量测平均应力、应变率、和孔隙率；∙可以实时追踪所有变量并能存储起来和/或绘成”历史” 示图；∙除全动态操作模式外，PFC还提供了准静态操作模式以确保快速收敛到稳定状态解；∙内置接触模型包括：简单的粘弹性模型、简单的塑性模型、以及位移软化模型。

PFC2D&PFC3D的特色：功能强大PFC是以介质内部结构为基本单元（颗粒和接触）、从介质结构力学行为角度研究介质系统的力学特征和力学响应。

PFC2D按颗粒级配曲线生成模型

PFC2D按颗粒级配曲线生成模型
;仍然用gen，这样会非常慢，可能还不能生成所有的颗粒，因为越往后，gen要保证颗粒之间彼此不重叠，效率就越低。因此小颗粒我用ball命令
;生成，然后用一个简单的quiet函数是重叠的颗粒在低速度下分开。这样就生成的自己想要的颗粒级配曲线。
;理论上该程序是可以生成任何想要的颗粒级配曲线的
;本程序如有错误或者不可理解之处，请发Email：GJ_1943@和我交流。QQ：851567749。
v_total=1 ;总体积
e=0.3 ;孔隙比
pec_stone=0.7 ;>2mm颗粒占总颗粒的体积比
pec_stone_1=0.20775 ;20-40mm体积占>2mm颗粒的体积
pec_stone_2=0.3165 ;10-20mm体积占>2mm颗粒的体积
v_ball=v_ball+ pi*_rad*_rad
i=i+1
end_loop
loop while v_ball<v_stone*(pec_stone_4+pec_stone_3+pec_stone_2+pec_stone_1);当2-5mm范围的总体积小于要求得体积时一直循环
wall id 20 kn w_nstiff ks w_sstiff fric w_lateral_fric node 0 1.0 0 0.9
wall id 19 kn w_nstiff ks w_sstiff fric w_lateral_fric node 0 0.9 0 0.8
def make_walls ;模型箱生成
command
wall id 21 kn w_nstiff ks w_sstiff fric w_down_fric node 0 0.0 1 0.0 ;模型箱底板

pfc颗粒流程序 技术指标

pfc颗粒流程序 技术指标

pfc颗粒流程序技术指标下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!PFC 颗粒流程序是一种用于模拟颗粒材料行为的数值方法。

以下是一些常见的 PFC 颗粒流程序的技术指标：1. 颗粒模型：PFC 程序通常使用离散元方法（DEM）来模拟颗粒的运动和相互作用。

PFC2d建模及几种方法简介

PFC2d建模及几种方法简介

end_loop end set echo off set x0=0.2 y0=0.4 radius=0.1 set id_start=100 n_col=7 n_row=8 hex set echo on plot set cap size 20 plot add axes black plot add ball yellow plot show
1.1规律排列颗粒流
New def hex xc = x0 yc = y0 rc = radius idc = id_start r2 = 2.0 * radius yinc = radius * sqrt(3.0) loop row (1,n_row) loop col (1,n_col) command ball id=idc x=xc y=yc rad=rc end_command idc = idc + 1 xc = xc + r2 end_loop yc = yc + yinc xc = x0 + radius * (row - (row/2) * 2)
sum = sum + pi * b_rad(bp)^2 bp = b_next(bp) end_loop pmeas = 1.0 - sum / (width * height) end expand get_poros plot wall ball plot show print pmeas save expand.SAV
挤压排斥法
指定颗粒体的半径，不限制颗粒的数目 ，使足够多的颗粒产生来达到所需要的空隙 率。但这种方法所 带来的缺点是可能在局部 区域造成大面积的颗粒重叠，这将会产生很 大的挤压力，从而给予颗粒较大的初始速度 ，这就可能使得颗粒体脱离墙体的限制。为 避免此情况的发生，可通过初始的有限步循 环计算将颗粒的动能减至零，然后再计算至 平衡态。

PFC2D培训课件

PFC2D培训课件

PFC2D培训课件一、引言PFC2D是一款功能强大的二维颗粒流模拟软件，广泛应用于岩土工程、矿业工程、土木工程等领域。

为了帮助用户更好地了解和应用PFC2D软件，本课件将详细介绍PFC2D的基本原理、操作流程、模型构建、参数设置、模拟分析等方面的内容。

通过本课件的学习，用户将能够熟练掌握PFC2D软件的使用方法，为实际工程问题提供有效的数值模拟解决方案。

二、PFC2D基本原理PFC2D基于颗粒流理论，通过模拟颗粒之间的相互作用和运动规律，实现对岩土体等颗粒材料的力学行为的数值模拟。

在PFC2D 中，颗粒被视为具有一定半径和质量的小球，颗粒之间的相互作用通过接触模型来描述。

接触模型包括弹性模型、粘弹性模型、粘塑性模型等，可以模拟颗粒之间的弹性变形、滑动、粘结和断裂等力学行为。

通过计算颗粒之间的接触力、位移和速度等参数，PFC2D 能够模拟颗粒材料的应力应变关系、破坏过程和稳定性分析等。

三、PFC2D操作流程1.创建项目：打开PFC2D软件，创建一个新的项目，设置模拟的边界条件和计算参数。

2.构建模型：通过绘制颗粒、设置颗粒属性、创建边界和加载条件等操作，构建模拟模型。

3.设置参数：根据实际工程问题，设置颗粒的物理参数、接触模型参数和计算控制参数等。

4.运行模拟：启动模拟计算，观察颗粒的运动和相互作用过程，记录计算结果。

5.分析结果：对模拟结果进行分析，提取应力应变数据、颗粒位移、速度等参数，进行后处理和可视化分析。

四、PFC2D模型构建1.创建颗粒：通过指定颗粒的位置、半径和质量等参数，创建颗粒模型。

可以使用绘图工具手动绘制颗粒，也可以通过导入CAD 文件等方式自动颗粒。

2.设置颗粒属性：根据实际工程问题，设置颗粒的物理参数，如密度、弹性模量、泊松比等。

3.创建边界：根据模拟问题的需求，创建边界条件，如固定边界、滑动边界、自由边界等。

4.加载条件：根据实际工程情况，设置加载条件，如施加力、位移、速度等。

pfc基本概念

pfc基本概念

PFC2DITASCA-PFC（PFC2D,PFC3D)概念PFC系列软件是由ITASCA咨询集团（设有ITASCA中国公司）开发的颗粒流分析程序（Partical Flow Code)，分为PFC2D,PFC3D两种特别用于模拟任意性状、大小的二维圆盘或三维球体集合体的运行及其相互作用的强大颗粒分析程序。

除了模拟大体积流动和混合材料力学研究，程序更适合于描述在固体材料中细观/宏观裂纹扩展、破坏累积并断裂、破坏冲击和微震响应等高水平课题的深化研究。

与连续介质力学方法不同的是，PFC试图从微观结构角度研究介质的力学特性和行为。

简单地说，介质的基本构成为颗粒（Particle），可以增加、也可以不增加“水泥”粘结，介质的宏观力学特性如本构决定于颗粒和粘结的几何与力学特性。

形象地，这与国内80年代岩石力学界比较流行的实验室“地质力学”模型试验很相似，该试验中往往是用砂（颗粒）和石膏（粘结剂）混合、按照相似理论来模拟岩体的力学特性。

PFC中的颗粒为刚性体，但在力学关系上允许重叠，以模拟颗粒之间的接触力。

颗粒之间的力学关系非常简单，即牛顿第二定律。

颗粒之间的接触破坏可以为剪切和张开两种形式，当介质中颗粒间的接触关系（如断开）发生变化时，介质的宏观力学特性受到影响，随着发生破坏的接触数量增多，介质宏观力学特性可以经历从峰前线性到峰后非线性的转化，即介质内颗粒接触状态的变化决定了介质的本构关系。

因此，在PFC计算中不需要给材料定义宏观本构关系和对应的参数，这些传统的力学特性和参数通过程序自动获得，而定义它们的是颗粒和水泥的几何和力学参数，如颗粒级配、刚度、摩擦力、粘结介质强度等微力学参数。

PFC2D/3D应用领域PFC更适合于从本质上研究固体（固结和松散）介质的力学特性，虽然PFC最初的开发意图是满足岩体工程中破裂和破裂发展问题研究的需要，但到目前为止，非岩石力学领域的应用更广泛一些，概括地，PFC的研究领域包括：> 岩土工程：最初的研究集中在介质力学特性（如本构）、破裂和破裂扩展问题上，在PFC引入和岩体工程中的结构面网络模拟功能以后，已经应用到复杂工程问题研究中，特别是矿山崩落开采、大型高边坡稳定、深埋地下工程的破裂损伤、高放核废料隔离处置的岩体损伤和多场耦合等问题；> 构造地质：板块运动、褶曲过程、断裂过程、地震地质等；> 机械工程：材料疲劳损伤等；> 过程工程：农业、冶炼、制造、医药行业的散体物质（皮带）传送、筛选、和分装，如农业中土豆按大小的机械化分选和分装、冶炼行业中按级配向高炉运送过程中的自动配料研究等。

PFC2D学习笔记之颗粒生成

使用命令BALL和GENERATE可以生成颗粒。

BALL命令只能单个生成的颗粒，且可以相互重叠；GENERA TE命令可以生成颗粒组，但自动生成的一组颗粒间没有重叠。

生成的颗粒组有两种，一种是规则的排列，用于模拟结构部件，这种阵列的初始接触力可以精确的预测；另一种是不规则的排列，用于模拟实体或内部结构无序的粒状材料，要预估其初始接触力量值是不可能的。

对于第二种颗粒组，尽管颗粒排列是任意的，但某些特性还是需要在颗粒生成后添加，比如弱面或各向异性强度等。

规则排列通过用户自定义FISH函数，在循环体内使用BALL命令生成。

示例如下loop row (1,n_row)loop col (1,n_col)commandball id=idc x=xc y=yc rad=rcend_commandidc = idc + 1xc = xc + r2end_loopyc = yc + yincxc = x0 + radius * (row - (row/2) * 2)end_loop不规则排列一般，边界都是由墙定义好的，要在给定空间内生成颗粒，既要保证孔隙比符合要求，又要使组合达到平衡。

显然，孔隙比不能任意的小。

无法将圆颗粒在紧密堆积时将他们设置在任意紧密的区域（低孔隙比）。

这里讨论两种方法来以给定的半径和孔隙比生成颗粒，这两种方法都是先固定边界，即半径扩大法和颗粒排斥法。

还有一种方法是移动边界法，可以得到精确的孔隙比，但这种方法有三个缺点：边界条件改变了；达到平衡的时间很慢；最终分布很不均匀。

半径扩大法和颗粒排斥法中，颗粒半径按照某种概率分布生成，如均匀分布或高斯分布，也可以通过FISH自定义其分布形式。

BALL和GENERA TE的具体用法，参考《PFC2D学习笔记之命令篇》。

半径扩大法其基本FISH函数语句如下：mult = 1.6 ; initial radius multiplication factorn0 = 1.0 - (1.0 - poros) / multˆ2r0 = sqrt(height*width*(1.0 - n0)/(pi*num))rlo = 2.0 * r0 / (1.0 + rat)rhi = rat * rlo... ...gen id=1,num rad=rlo,rhi x=0,width y=0,heightprop dens=1000 ks=s_stiff kn=n_stiff... ...sum = 0.0bp = ball_headloop while bp # nullsum = sum + pi * b_rad(bp)ˆ2bp = b_next(bp)end_looppmeas = 1.0 - sum / (width * height)mult = sqrt((1.0 - poros) / (1.0 - pmeas))ini rad mul multcycle 1000prop fric 0.2cycle 2000注意，为了使颗粒组在比较快的时间内达到平衡，必须设置在CYCLE前使用FRIC设置摩擦系数，用于消散颗粒能量，但这种干预方式阻碍了颗粒的自由运动，对其最终组合状态有影响。

pfc2d建模流程

pfc2d建模流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!PFC2D 是一款用于模拟颗粒材料力学行为的二维离散元软件。

以下是使用PFC2D 进行建模的一般流程：1. 问题定义：确定研究的问题和目标。

PFC 建模技巧与工程应用

PFC 建模技巧与工程应用PFC 程序简介颗粒流方法是通过离散单元方法来模拟圆形颗粒介质地运动及其相互作用，它采用数值方法将物体分为有代表性的多个颗粒单元，通过颗粒间的相互作用来表达整个宏观物体的应力响应，从而利用局部的模拟结果来研究边值问题连续的本构模型。

PFC 是颗粒流程序，既可以模拟圆形颗粒的运动与相互作用问题，也可以通过两个或多个颗粒与其直接相邻的颗粒连接形成任意形状的组合体来模拟块体结构问题。

其在岩土工程中的主要模拟对象如图 4.1 所示，PFC 中颗粒单元的直径可以是一定的，也可以按高斯分布规律分布，单元生成器根据所描述的单元分布规律自动进行统计并生成单元。

通过调整颗粒单元直径，可以调节孔隙率，通过定义可以有效地模拟岩体中节理等弱面。

颗粒间接触相对位移的计算，不需要增量位移而直接通过坐标来计算。

§1.1 基本假设颗粒流方法在模拟过程中作了如下假设：（1）颗粒单元为刚性体；（2）接触发生在很小的范围内，即点接触；（3）接触特性为柔性接触，接触处允许有一定的“重叠”量；（4）“重叠”量的大小与接触力有关，与颗粒大小相比，“重叠”量很小；（5）接触处有特殊的连接强度；（6）颗粒单元为圆形(球)。

图1.1 PFC2D的主要模拟对象§1.2 基本理论颗粒流理论在整个计算循环过程中，交替应用力－位移定律和牛顿运动定律,其计算循环过程如图4.2 所示。

通过力－位移定律更新接触部分的接触力。

通过运动定律，更新颗粒与墙(边界)的位置，构成颗粒之间的新接触。

图4.2 计算过程循环图(1) 力－位移定律颗粒流理论通过力－位移定律把相互接触部分的力与位移联系起来，颗粒流模型中接触类型有“球－球”接触与“球－墙”接触两种。

接触力i F 可以分解为切向与法向分量si n i i F F F += （1）式中：n i F 为法相分量，si F 为切向分量法向分量可以根据下式计算i n n n i n U K F = （2）式中：n K 为接触点法向刚度；n U 为“接触”重叠量；i n 为接触面单位法向量。

二维颗粒流程序PFC_2D_特点及其应用现状综述

第17卷第5期　2009年10月安徽建筑工业学院学报(自然科学版)Journal of Anhui Institute of Architecture &IndustryVol.17No.5　Oct.2009　收稿日期:2009206226基金项目:安徽建筑工业学院硕士启动基金资助(20070601-10)。

作者简介:杜　娟(1978-),女,硕士,主要研究方向为环境科学。

二维颗粒流程序PFC 2D特点及其应用现状综述杜　娟(安徽建筑工业学院环境工程学院,合肥　230601)摘　要:介绍了PFC 2D 的基本原理及其在地质和岩土工程的应用现状和主要功能。

并在此基础上将其与传统的有限元和离散元模拟方法进行对比,对其使用过程中的优缺点进行了系统和详细的分析。

并对其将来的发展及应用前景进行了论述。

关键词:离散元;PFC ;颗粒流中图分类号:TU312.3,TU375.02 文献标识码:A 文章编号:100624540(2009)052068203The overive w of characteristics and applications of PFC 2DDU J uan(Anhui university of Architecture ,School of Environment Engineering ,Hefei of Anhui 230601)Abstract :The paper concisely describes f undamental aspect s of t he particle flow code (PFC ),it s fea 2t ures to perform scientific st udy and engineering application in geotechnical engineering.The descrip 2tions include t he advantages of PFC to depict t he essential behaviors of rock and soil materials ,t he current stat us of PFC applicatio n worldwide ,and it s capability and applicability in geotechnical engi 2neering practice.K ey w ords :discrete element met hod ;PFC ;particle flow 二维颗粒流程序PFC 2D (Particle Flow Codein 2Dimensions )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。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

（&）模拟巴西劈裂试验 因为一些微观特性无法选择， 所以假设其松散性 与期望值相同， 为此， 必须先作一系列试验， 通过调整 参数使得模拟结果与实验室结果保持一致。利用调试 好的模型来模拟试件的抗拉强度试验。用等六边形来 代替圆形试件， 两水平墙模拟加压板。 通过试验得到平均加压荷载随时步的变化曲线 （如图 & 所示） ， 试验曲线表明， 在峰值荷载前荷载与时 步曲线呈线性关系， 峰值荷载后很快衰减； 同时也得到 试件破坏形状图形即巴西劈裂破坏图 （如图 ’ 所示） 。 （’）模拟硐室开挖过程 ()*&+ 能用来模拟矿山分块崩落开采过程中各参 数如开采跨度、 蠕变速率、 岩体强度、 变形、 节理结构、 原岩应力状态等之间的相互影响。如岩块受重力作 用， 先在模型底部打开一小缺口， 与实际硐室开挖过程 一样， 节理岩块开始垮落并碎成小块逐渐形成 硐 室 结构。 这个模型展示了在节理岩体中硐室形成过程 （如 图 , 所示） ， 当重力开始作用于模型上时， 节理开始滑 动， 岩块开始分离垮落， 内部颗粒则因内力超过颗粒间 万方数据
第’期
周
健等： 颗粒流方法及 ()*&+ 程序
&#’
（!）梁结构震动反应及破坏问题； （"）介质基本特性研究， 如屈服、 流动、 体变等； （#）固体介质中的累积破坏与断裂问题。 !"# 应用举例 （$）模拟双轴试验 为了计算应力方便， 在模型试验中假设颗粒单元 均为单位厚度。构造长方形试样， 用模型的顶、 底部墙 模拟加载， 左、 右侧墙模拟约束。给定顶、 底部墙的移 动速度模拟应变控制加载方式， 两侧墙的速度设定后 可由程序自动控制， 使整个试验过程的约束保持恒定。 通过一系列试验可以得出试样的弹性及破坏特性 曲线， 如 轴 向 偏 应 力 及 围 压%应 变 试 验 曲 线 （如 图 $ 所示） 等。
"0"
岩
土
力
学
"111 年
（!） 对于匀速运动时体力接近于零， 只有加速运动时才 有阻尼： （"） 阻尼系数是无因次的； （#） 因阻尼系数不随 频率变化， 不同颗粒组合体可用相同的阻尼系数。 但是， 在 $%&"’ 模型中几何特征、 物理特性及解 题条件的说明不如 $()& 和 *’+& 程序容易。例如在 是因为类 $%&"’ 中模型的密实度通常不能预先给定， 似于实体形成过程， 可以有无数种途径在给定空间内 来组合颗粒单元达到要求的密实度。 $%&"’ 的初始应 力状态不能根据颗粒单元初始聚集状态简单地确定， 因为随颗粒相对位置的变化而产生接触力。颗粒流程 序设定边界条件比其他程序复杂， 用 $%&"’ 模拟块体 体系时， 因块体边界不在同一平面内， 必须特别处理这 种非平面的边界条件。目前还没有完善的理论可以直 接从微观特性来预见宏观特性， 要使模拟结果与实测 结果相吻合比较困难， 所以需要反复试验。但是， 通过 可以给出一些指导性原则， 使得模型与原 $%&"’ 实验， 型之间特性相吻合 （例如， 哪一个因素对某些特性有影 响， 而对另一些特性影响不大） ， 同时我们可以获得一 些对固体力学 （特别是在断裂力学和损伤力学领域） 特 性的基本认识。
直径， 可以调节孔隙率， 通过定义可以有效地模拟岩体
"
颗粒流方法产生的背景
中节理等弱面。颗粒间接触相对位移的计算， 不需要 增量位移而直接通过坐标来计算。接触过程可用下列 单元模拟： （"） 线性弹簧或 S1E8T90.+,/.+ 法则： （ !） 库仑 滑块； （#） 可选择的连接类型， 如一种是点接触； 另一种 是用平行的弹簧连接， 这种平行的弹簧连接可以抵抗 弯曲。 通过重力或移动墙 （墙即定义颗粒模型范围的边 界） 来模拟加载过程， 墙可以用任意数量的线段来定 义， 墙与墙间可以有任意连接方式， 也可以有任意的线 速度或角速度。 !"! 颗粒流方法与其它方法相比之特点 （通过离散元程序） 和 #AI@ （三维 >?@!A 与 LAI@ 它有潜在的高 离散元程序） 方法相比， 有以下优点： （"） 效率。因为确定圆形颗粒间的接触特性比不规则块体 容易； （!） 可以有效地模拟大变形问题； （ #）模拟的块 体是通过颗粒间相互连接实现， 这些块体可以因为破 坏而彼此分离， 但在 LAI@ 和 #AI@ 中块体是不可分离 的。>?@!A 同 AI0 （离散单元法） 法一样， 是采用按时 步显式计算， 这种计算方法的优点是所有矩阵不需存 贮， 所以大量的颗粒单元只需配置适中的计算机内存。 （快速拉格朗日元法） 程序类似， 也可提 >?@!A 和 ?UD@ 供局 部 无 粘 性 阻 尼， 这 种 形 式 的 阻 尼 有 以 下 优 点：
,
!"#
颗粒流方法的应用领域及举例
应用领域
既 $%&"’ 既可解决静态问题也可解决动态问题； 可用于参数预测， 也可用于在原始资料详细情况下的 实际模拟； 在岩石 $%&"’ 模拟试验可以代替室内试验； 与土体中的开挖问题的研究与设计方面， 实测资料相 对较少， 关于初始应力、 不连续性等问题也只能作部分 了解。而在松散介质流动问题中， 影响流体不规律分 布的影响因素很难定量描述等等， 因此， 应用 $%&"’ 初步研究影响整个体系的一些参数的特性， 对整个体 系的特性有所了解后， 就可以方便地设计模型模拟整 个过程。 大变形 $%&"’ 可以模拟颗粒间的相互作用问题、 问题、 断裂问题等， 适用于以下领域： （!）在槽、 管、 料斗、 筒仓中的松散物体流动问题； （"）矿区采空区中的岩体断裂、 坍塌、 破碎和流动 问题； （#）在铸造业中粉粒的压缩问题； （,）动态冲击问题 （如爆炸问题） ；
!"# $#%"&’ &( )*+%,-.# (.&/ *0’ 123!4 3&’#
!"#$ %&’( ，)"* +,(- ，)"* +./01& ，2$ %&’(/3&(（A17*E8F1+8 ’G H1’81(2+.(*/ I+J.+11E.+J ，B’+JK. L+.M1E3.8N，-2*+J2*. !$$$%!，@2.+*） （>?@!A） ，(’F7*E13 821 ,.GG1E1+(13 ’G >?@!A GE’F 567%+*-%：B21 7*71E 3OF3 O7 821 P*()JE’O+, ’G >*E8.(/1 ?/’Q @’,1 .+ ! A.F1+3.’+3 821 ’821E +OF1E.(*/ F182’,3，*+, .+8E’,O(13 7E’(1,OE13 8’ 3’/M.+J 7E’P/1F O3.+J >?@!A5 -’F1 1R*F7/13 O31, .+ J1’81(2+.(*/ 1+J.+11E9 .+J *E1 7E131+81,5 8#9 :&+’7：7*E8.(/1 G/’Q ；+OF1E.(*/ 3.FO/*8.’+ ；J1’81(2+.(*/ 1+J.+11E.+J
第 !" 卷 第 # 期 !$$$ 年 % 月 文章编号："$$$9:;%<9 （!$$$） $#9$!:"9$=
岩 土 力 学 &’() *+, -’./ 01(2*+.(3
4’/ 5 !" 6’5 # -178 5 !$$$
! ! ! !Βιβλιοθήκη ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
收稿日期： "%%%9""9"<。
（ >*E8.(/1 ?/’Q @’,1 .+ ! A.F1+3.’+3） 即二维 >?@!A 颗粒流程序， 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， 这种方法是研究
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 模拟结果来研究边值问题连续计算的本构模型。以下 两种因素促使 >?@!A 方法产生变革与发展： （ "） 通过 现场实验来得到颗粒介质本构模型相当困难； （!） 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， >?@!A 便成为用来模拟固体力学和颗粒流问题的一种 ［"， !］ 有效手段 。
图# %&’" # 加压荷载随时步变化曲线
(.-1*’- 6+*/-4 +0*, .3 3/-6 4789-1
图$
轴向偏应力及围压与轴向应变曲线 %&’" $ ()&*+ ,-.&*/01&2 3/1-33 *4, 图: 巴西劈裂试验破坏形状图 2045&4&4’ 3/1-33 .3 *)&*+ 3/1*&4
#
颗粒流方法解题途径
用颗粒流方法进行数值模拟的步骤主要为：
（!）定义模拟对象 根据模拟意图定义模型的详 细程序。如要对某一力学机制的不同解释作出判断 时， 可以建立一个比较粗略的模型， 只要在模型中能体 现要解释的机制即可， 对所模拟问题影响不大的特性 可以忽略。 （"）建立力学模型的基本概念 首先对分析对象 在一定初始条件下的特性形成初步概念。为此， 应先 提出一些问题： 系数是否将变为不稳定系统； 问题变形 的大小； 主要力学特性是否非线性； 是否需要定义介质 的不连续性； 系统边界是实际边界还是无限边界； 系统 结构有无对称性等。综合以上内容来描述模型的大致 特征， 包括颗粒单元的设计； 接触类型的选择； 边界条 件的确定以及初始平衡状态的分析。 （#）构造并运行简化模型 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， 可以提高 解题效率。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， 有时在分析简化模型的 结果后 （例如， 所选的接触类型是否有代表性； 边界条 件对模型结果的影响程度等） ， 还需将第二步加以修 改。 （,）补充模拟问题的数据资料 模拟实际工程问 万方数据 题需要大量简化模型运行的结果， 对于地质力学来说