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题目:不规则颗粒介质材料细观组构与宏观动力学特性关系研究

关键词:颗粒介质材料; 细观颗粒组构; 动力响应分析; 离散元模拟

  摘要


    本文采用离散单元法对二维颗粒材料受冲击作用进行了数值模拟,通过边界位移来模拟颗粒体系所受冲击作用。文中通过记录颗粒运动与边界受力时程波动曲线,分析颗粒体系受冲击过程中机械波的周期性传递特征及颗粒加速度振动频谱特征,并结合颗粒系统的配位数、平均动能等变化情况及相应试验验证,研究颗粒材料的组构特性对动力响应特性的影响。

    本文的主要研究内容包括:研究了颗粒体系的组构特性(形状大小、空间排布和粒径配比等)变化,对颗粒体系等效弹性模量的影响,并总结相应经验公式 ,并对动力作用下颗粒的受力与运动机理进行分析;通过等粒径颗粒体体系振动试验,对比数值模拟结果,验证了组构特性对颗粒体系中机械波振动周期的影响,进而总结对等效弹性模量的影响;分析了颗粒体系加速度频谱特征,总结了其与颗粒组构特性、物理特性和荷载变化的关系。

    本文通过基于颗粒介质细观结构动力学响应研究了颗粒细观组构演化与宏观力学性能的关系,认识了颗粒介质材料稳定性与承载力的机理;提出两种动力响应特性指标(等效弹性模量和颗粒加速度响应特征值),并对其与颗粒组构特性、物理特性和荷载变化的关系进行了定性分析;对等粒径颗粒体系的等效弹性模量作了初步的定量表达,并结合试验,对该经验公式进行了初步验证。本文研究工作可为颗粒介质材料动力响应特性研究提供参考。