摘要：利用化爆驱动飞片对铅—锡和铜—铝的颗粒混合物进行冲击加载。回收样品的金相分析发现，在锡颗粒边界有明显的铅锡质量混合带，带宽约60～80μm。利用扫描电镜对混合带进行点扫描，得到带内铅和锡质量分布。计算出的铅锡动态扩散系数为D=0．9cm^2／s，远高于准静态。利用离散元方法进行了数值模拟，定性的显示了高速冲击下材料细观混合的过程和机理。

摘要：有砟轨道道砟嵌入对路基服役性能具有显著影响。基于此设计上层为道砟、下层为路基土的单元试样,通过室内动三轴试验和离散元法(discrete element method,简称DEM)数值仿真研究了动荷载作用下道砟嵌入路基土的宏观变形行为和局部变形特征。研究结果表明:在动荷载作用下,道砟与路基土之间仅通过接触面上有限数量的离散接触传递应力,随动应力幅值增加,道砟嵌入深度也不断增加,嵌入深度与动应力呈指数函数变化。道砟嵌入路基土变形过程分为局部挤压阶段、剪切带形成阶段及剪切带发展阶段,道砟嵌入会使得道砟−路基土接触界面的土样孔隙率显著增加,同时也会使得接触界面发生显著的侧向变形。孔隙率较高的饱和试样在较低的动应力作用下会发生翻浆冒泥现象,道砟嵌入导致的路基面孔隙率升高是既有路线发生翻浆冒泥的重要原因,防治翻浆冒泥需重点防止道砟嵌入导致的土样局部孔隙率升高。该研究成果可加深对道砟嵌入现象以及由此引发的路基表层变形行为的认识。

摘要：滑坡碎屑流物质组成的复杂性造成其对工程结构的冲击效应尚未被完全理解,特别是粒径大小与级配特征如何影响冲击力及其组成,以及拦挡结构设计中如何考虑粒径特征的影响,当前仍缺乏深入的研究。针对这些问题,开展了一系列离心试验与离散元模拟分析,研究结果表明滑坡碎屑流的颗粒粒径控制着冲击力的波动行为,即随着粒径的增大,总冲击力的峰值越来越明显,且伴随着显著的离散冲击力值。小粒径颗粒对大粒径颗粒存在明显缓冲效应,且小颗粒在冲击过程中更容易进入大颗粒的孔隙,进而贡献作用力,因此粒径和级配特征同时控制着冲击力的绝对值。不同粒径特征控制着颗粒尺度上动量传递机制,进而改变了滑坡碎屑流的冲击效应,由此造成冲击动压力系数α随着Savage数的增大基本上呈现出递增的关系,因此建议采用Froude数与Savage数作为双控指标,辅助确定冲击动压力系数α。此外,通过分析冲击力合力作用位置,发现工程设计中可按总冲击力峰值及矩形分布荷载进行考虑。

摘要：为研究结构面对节理煤体单轴压缩力学行为的影响,首先基于结构面实测与参数标定试验构建合成煤体模型,然后分别针对REV尺寸煤块与煤体进行不同加载方位的单轴压缩数值试验,分析结构面对节理煤体力学行为的影响机制以及裂隙的形成机制。结果表明:(1)所构建的合成煤体模型可表征研究煤体,其REV为1. 0 m×1. 0 m×2. 0 m;(2)结构面弱化煤体单轴抗压强度与弹性模量,增大煤体单轴压缩变形,弱化/增强程度取决于加载方位与结构面的方位关系;(3)结构面决定煤体单轴压缩破坏方式,煤体表现为平行加载方向的劈裂破坏,加载方位不同劈裂形态不同;(4)提出了可量化评价基质破坏与结构面活化对节理岩体破坏贡献程度的指标:基质破坏贡献比和结构面活化贡献比;(5)平行加载方向的结构面在加载力作用下激活为活化原生裂隙,并在其端部发育出翼裂纹,形成压致拉裂裂隙组合。对于包含非贯穿结构面的煤体,裂隙组合彼此连通形成劈裂裂隙;对于包含贯穿结构面的煤体,贯穿的活化原生裂隙直接形成劈裂裂隙。

摘要：目的采用离散元法(DEM)模拟中药浸膏粉休止角,确定颗粒之间、颗粒与几何体之间的接触参数。方法以生甘草浸膏粉、独活浸膏粉、微晶纤维素(MCC)和乙基纤维素(EC)4种粉末为研究对象,在Hertz-Mindlin with JKR Cohesion接触模型和颗粒缩放的基础上,通过Plackett-Burman设计筛选出对休止角模拟测定影响显著的接触参数,进而通过最陡爬坡设计确定关键接触参数的最佳区域。根据Box-Behnken试验结果,建立接触参数和模拟休止角之间的回归模型,优选最佳接触参数值并验证。结果筛选得到的关键接触参数为颗粒-颗粒滚动摩擦系数、颗粒-颗粒恢复系数和颗粒-不锈钢恢复系数,所建回归模型对休止角的标定范围为33.30°~43.64°,4种粉末休止角模拟测定值与实验值的相对误差绝对值均小于2.0%,表明所建标定方法准确可靠。结论证明了通过宏观物性参数间接标定中药颗粒体系DEM微观力学参数的可行性,为混合、输送等中药制药过程的精确模拟奠定了基础。

摘要：为从细观角度研究劈裂注浆对富含黏土隧洞的加固效果,依托滇中引水工程伍庄村隧洞进口段,采用离散元软件PFC 2D,基于离散元流固耦合理论、平板窄缝流动模型与Fish语言的二次开发,实现了注浆过程中浆液和土体颗粒的相互作用,建立了颗粒流劈裂注浆数值模型。研究了注浆时步、注浆压力、颗粒粒径比及黏结强度对浆液扩散半径及土体孔隙率的影响。结果表明:注浆压力是影响土体加固效果的主控因素,随着注浆压力的增大,浆液扩散半径不断扩大,孔隙率持续增加,与注浆孔距离越远,对孔隙率影响越小,存在最优注浆压力。土体细观参数对注浆后宏观力学特性有较为明显的影响,随颗粒粒径比和黏结强度的增大,浆液扩散半径及孔隙率明显减小。将数值模拟结果与室内模型试验结果对比,发现二者趋势吻合较好,与实际相符,验证了所建立的注浆数值模型的正确性。

摘要：在山区,地震诱发滑坡造成的人员伤亡往往占到地震总伤亡人数的一半以上,尤其是在黄土地区,由于地震造成的黄土滑坡具有运动距离远等特征,其灾难性更严重。针对地震诱发黄土斜坡的失稳峰值加速度、临界位移和运动距离等问题,本文利用离散元(PFC)方法,通过对室内三轴实验的应力-应变曲线进行标定和高精度航拍三维地形数据进行转化,以宁夏海口村黄土斜坡为研究对象,开展三维地震作用下斜坡失稳破坏和运动过程的数值模拟研究。通过监测不同位置在地震作用下的应力分量,计算监测点的p、q值并与室内三轴实验所得到p-q破坏线进行比较,获得斜坡破坏过程中的应力路径。结合颗粒的监测位移,获得斜坡失稳破坏的临界位移,得出该黄土斜坡失稳峰值加速度为0.135 g,临界位移为50 cm。同时根据不同地面环境条件,预测了在不同摩擦系数下斜坡失稳后的危害范围,为黄土地区边坡工程的抗震设计及防震减灾工作提供一种新的可视化方法。

摘要：采用颗粒离散元法建立了描述切削过程中陶瓷刀具与切屑摩擦磨损行为的离散元模型;基于预应力切削原理,设计了一种用于车削加工环类零件的预应力加载装置,采用Sialon陶瓷刀具对GH4169环类工件进行了预应力车削试验,结合离散元模拟分析了预应力切削条件下切削力和刀具磨损的变化规律。结果表明:随着预应力的增大,预应力对刀具的磨损形态和机理没有明显的影响,刀具磨损随预应力的增大逐渐减小,在一定范围内提高切削速度可减少刀具的磨损。离散元模拟结果与试验结果具有一致性,验证了应用离散元模拟陶瓷刀具磨损的可行性。

摘要：对现场混凝土泵送弯管处应变进行了监测,在此基础上分析和计算了混凝土泵送竖直弯管的应变、应力和混凝土泵送压力损失。将混凝土拌合物离散为骨料和砂浆两相流,采用分离相单元模型对混凝土泵送过程进行了离散元模拟,分析了混凝土流经弯管时的压力损失规律,并将理论压力损失值与现场试验计算值、规范换算水平长度法计算值及S Morinage弯管阻力公式计算值进行对比,分析了换算水平长度法和弯管阻力计算公式对弯管压力损失计算的适用性,同时也得到了弯管处的压力损失与其张角的关系。

摘要：针对刚性挡土墙主动位移过程中砂土非极限主动土压力问题,利用PFC 2D分别对挡土墙绕墙顶转动(RB)模式、绕墙顶转动(RT)模式和平动(T)模式下砂土主动破坏过程进行模拟分析。分析结果表明,不同位移模式下土体内摩擦角及墙土摩擦角调动规律存在差异。挡土墙主动位移过程中,RB模式下土体破坏从墙顶开始,向墙脚发展,土楔体内部只有靠近墙背侧区域出现主应力偏转现象,并且土楔体中内摩擦角调动值均能达到极限值。RT模式下,土体破坏沿着墙背和滑裂面从墙脚开始,向土体表面发展,墙后土楔体中上部区域主应力偏转角度较大,形成了大主应力拱,与此对应的是该区域内摩擦角调动值相对初始内摩擦角减小。T模式下,土体破坏分别沿着墙背从墙顶向墙脚发展以及沿着滑裂面从墙脚向土体表面发展,墙后土楔体内部会出现小主应力拱,且内摩擦角调动值从初始内摩擦角增加,但达不到极限值。