国家自然科学基金(11372066)
- 作品数：6 被引量：19H指数：3
- 相关作者：李锡夔段庆林王增会李书卉张洪武更多>>
- 相关机构：大连理工大学武汉大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金水资源与水电工程科学国家重点实验室开放研究基金更多>>
- 相关领域：理学建筑科学金属学及工艺更多>>
- 利用连接尺度方法的颗粒材料破碎数值分析被引量：1
- 2015年
- 基于已有的颗粒材料连接尺度方法(BSM)[1-2],发展了在细尺度上采用离散颗粒集合体模型与离散单元法(DEM)并引入了颗粒破碎模型,而在粗尺度上采用Cosserat连续体模型与有限单元法(FEM)的BSM。仅在有限局部区域内采用DEM从细观层次关注颗粒材料破碎现象,而在全域采用储存空间和花费时间较少的FEM,同时在粗细两个尺度采用不同的时间步长。讨论了颗粒材料发生破碎时,颗粒材料结构的承载能力与微结构的演变。数值算例结果说明了所提出可模拟破碎的BSM的可用性和优越性,以及颗粒破碎对颗粒材料微观力学行为的影响。
- 王增会李锡夔
- 关键词：颗粒破碎有限元法离散单元法COSSERAT连续体
- 一致性无网格法断裂分析
- 一致性无网格法显著改善了传统无网格法的计算效率和精度,而且能得到高精度的应力场。本文进一步地充分利用该方法易于形成高阶近似和易于实现自适应计算的优点,将其拓展到以裂纹扩展为特征的断裂问题的数值模拟与分析。采用背景积分网格...
- 段庆林高欣邵玉龙马今伟李书卉
- 关键词：无网格一致性
- 颗粒材料各向异性Cosserat连续体中介观损伤-愈合-塑性过程表征
- 提出了Voronoi胞元模型以建立基于离散颗粒系统介观结构及演变的颗粒材料各向异性Cosserat连续体本构关系。定义了结合损伤和愈合效应的各向异性净损伤因子张量和塑性应变等内状态变量,其确定仅依赖于颗粒材料介观结构演变...
- 李锡夔杜友耀段庆林
- 关键词：热动力学
- 文献传递
- 薄板弯曲分析的高阶高效无网格法被引量：4
- 2018年
- 与传统有限元法相比,无网格法具有节点形函数高度光滑、易于形成高阶近似等优势,更适合于以薄板弯曲问题为代表的高阶偏微分方程的数值求解.然而,高阶无网格法的形函数是非多项式的有理函数,导致弱形式的区域积分难以得到精确计算,通常采用的高阶高斯积分方法需使用大量积分点,计算效率低且精度不高.论文针对薄板弯曲问题的高阶（三阶）无网格法分析,首次发展了与该高阶近似相一致的曲率光顺方案,并基于背景三角形积分单元建立了相应的数值积分格式,大幅度减少了所需的积分点数目.所发展方法的关键在于计算刚度阵所需的形函数的二阶导数由形函数及其一阶导数通过散度定理确定,而非对形函数直接求导获得.数值结果表明,基于标准的高斯积分方案的高阶无网格法精度不高,不能精确再现纯弯曲和线性弯曲模式,且得到的弯矩场分布存在严重的虚假数值振荡.而论文所建议的基于曲率光顺方案的高阶无网格法能够方便高效地求解薄板弯曲问题,尤其是它能精确反映纯弯曲和线性弯曲模式.与标准的高斯积分方法和目前主流的常曲率光顺方法相比,论文方法在计算效率、精度、弯矩分布等方面均展现出显著优势,因而具有较好的应用价值.
- 王冰冰段庆林李锡夔张洪武杨迪雄
- 关键词：薄板弯曲无网格高阶
- 基于介观力学信息的颗粒材料损伤-愈合与塑性宏观表征被引量：5
- 2018年
- 本文在二阶计算均匀化框架下提出了颗粒材料损伤-愈合与塑性的多尺度表征方法.颗粒材料结构在宏观尺度模型化为梯度Cosserat连续体,在其有限元网格的每个积分点处定义具有离散颗粒介观结构的表征元.建立了表征元离散颗粒系统的非线性增量本构关系.表征元周边介质作用于表征元边界颗粒的增量力与增量力偶矩以表征元边界颗粒的增量线位移与增量转动角位移、当前变形状态下表征元离散介观结构弹性刚度、以及凝聚到表征元边界颗粒的增量耗散摩擦力表示.基于平均场理论与Hill定理,导出了基于介观力学信息的梯度Cosserat连续体增量非线性本构关系.在等温热动力学框架下定义了表征颗粒材料各向异性损伤-愈合和塑性的损伤、愈合张量因子与综合损伤、愈合效应的净损伤张量因子和塑性应变.此外,定义了损伤和塑性耗散能密度与愈合能密度,以定量比较材料损伤、愈合、塑性对材料失效的效应.应变局部化数值例题结果显示了所建议的颗粒材料损伤-愈合-塑性表征方法的有效性.
- 王增会李锡夔
- 关键词：热动力学
- 考虑液桥效应的湿颗粒材料离散元模拟
- 本文研究了二维情况两直接相邻颗粒间液体以液桥形式存在时的液桥临界断裂距离及液桥力的计算过程。导出了用颗粒半径、三相接触角、液桥体积表示的二维液桥临界断裂距离拟合公式。引入Voronoi胞元计算定义于参考颗粒的介观结构的物...
- 杜友耀李锡夔
- 关键词：液桥离散单元法
- 文献传递
- 非饱和颗粒材料的多孔连续体有效压力与有效广义Biot应力
- 2023年
- 多孔连续体理论框架下的非饱和多孔介质广义有效压力定义和Bishop参数的定量表达式长期以来存在争议,这也影响了对与其直接相关联的非饱和多孔介质广义Biot有效应力的正确预测.基于随时间演变的离散固体颗粒−双联液桥−液膜体系描述的Voronoi胞元模型,利用由模型获得的非饱和颗粒材料表征元中水力-力学介观结构和响应信息,文章定义了低饱和度多孔介质局部材料点的有效内状态变量:非饱和多孔连续体的广义Biot有效应力和有效压力,导出了其表达式.所导出的有效压力公式表明,非饱和多孔连续体的有效压力张量为各向异性,它不仅对非饱和多孔连续体广义Biot有效应力张量的静水应力分量的影响呈各向异性,同时也对其剪切应力分量有影响.文章表明,非饱和多孔连续体中提出的广义Biot理论和双变量理论的基本缺陷在于它们均假定反映非混和两相孔隙流体对固相骨架水力−力学效应的有效压力张量为各向同性.此外,为定义各向同性有效压力张量和作为加权系数而引入的Bishop参数并不包含对非饱和多孔连续体中局部材料点水力−力学响应具有十分重要效应的基质吸力.所导出的非饱和多孔介质广义Biot有效应力和有效压力公式(包括反映有效压力各向同性效应的有效Bishop参数)可在以协同计算均匀化方法为代表的非饱和颗粒材料计算多尺度方法中上传到在宏观非饱和多孔连续体设置了表征元的局部材料点.
- 李锡夔张松鸽楚锡华
- 关键词：非饱和多孔介质
- 基于近场动力学方法的水力压裂过程数值模拟
- 近些年,页岩气的开采引发了全世界的广泛关注。然而,由于页岩的致密性,页岩气被困于页岩体内难以逸出。目前,水力压裂是最为有效的页岩气开采技术,它以压裂液注入页岩气井中,通过高强度水压来压裂岩石,从而使得页岩气能通过裂缝从井...
- 吴凡李书卉段庆林
- 关键词：水力压裂多裂纹水平井
- 文献传递
- 几何非线性问题的一致性高阶无网格法分析
- 橡胶类材料广泛应用于轮胎、垫圈、胶管、缓冲气囊、阻尼器等工程结构,橡胶本身是超弹性不可压缩材料,其受力时,能够产生很大的弹性变形,当外力去除后,又能恢复原来的几何形状,其变形常伴有大位移、大转动,这给有限元分析带来了极大...
- 陈嵩涛王冰冰段庆林
- 关键词：无网格法一致性超弹性
- 文献传递
- 基于介观结构的饱和与非饱和多孔介质有效应力被引量：2
- 2016年
- 基于描述含液颗粒材料介观结构的Voronoi胞元模型和离散颗粒集合体与多孔连续体间的介-宏观均匀化过程,定义饱和与非饱和多孔介质有效应力.导出了计及孔隙液压引起之颗粒体积变形的饱和多孔介质广义有效应力.用以定义广义有效应力的Biot系数不仅依赖于颗粒材料的多孔连续体固体骨架及单个固体颗粒的体积模量(材料参数),同时与固体骨架当前平均广义有效应力及单个固体颗粒的体积应变(状态量)有关.提出了描述非饱和多孔介质中非混和固体颗粒、孔隙液体和气体等三相相互作用的具介观结构的Voronoi胞元模型.具体考虑在低饱和度下双联(binary bond)模式的摆动(pendular)液桥系统介观结构.导出了基于介观水力-力学模型的非饱和多孔介质的各向异性有效应力张量与有效压力张量.考虑非饱和多孔介质Voronoi胞元模型介观结构的各向同性情况,得到了与非饱和多孔连续体理论中唯象地假定的标量有效压力相同的有效压力形式.但本文定义的与确定非饱和多孔介质有效应力和有效压力相关联的Bishop参数由基于三相介观水力-力学模型,作为饱和度、孔隙度和介观结构参数的函数导出,而非唯象假定.
- 李锡夔杜友耀段庆林
- 关键词：有效应力
