堆石體多尺度模型與宏細(xì)觀力學(xué)特性研究

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1、分類號ＴＶ６４１密級ＵＤＣ號１０４８６編武漢大學(xué)博士學(xué)位論文堆石體多尺度模型與宏細(xì)觀力學(xué)特性研究研究生姓名：胡超指導(dǎo)教師姓名、職稱：常曉林教授周偉教授專業(yè)名稱：水工結(jié)構(gòu)工程研究方向：高現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計理論二〇一五年五月學(xué)位論文使用授權(quán)書一（式兩份，此份交《中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》期刊社存檔）本論文作者完全了解學(xué)校關(guān)于保存、使用學(xué)位論文的管理辦法及規(guī)定，即學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱，接受社會監(jiān)督。本人授權(quán)武漢大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編

2、入學(xué)校有關(guān)數(shù)據(jù)庫和收錄到《中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》進(jìn)行信息服務(wù)，也可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存或匯編本學(xué)位論文。口當(dāng)年口一本論文提交／年／ｋＴ兩年／口三年以后，同意發(fā)布。一若不選填則視為年以后同意發(fā)布。注：保密學(xué)位論文，在解密后適用于本授權(quán)書。作者簽名：導(dǎo)師簽名：年ｒ月＾？（武漢大學(xué)研究生學(xué)位論文作者信息論文題目ｇ；１今ｙ當(dāng)也姆性究＞象’巧＾姓名＾學(xué)號答辯日期年ｒ月曰＾趁論文級別博士５／碩士口院／系／所ｃ專業(yè)ｔＪ?。薮┛海蓿夝N構(gòu)工ｆｅ聯(lián)系電話Ｅｍａｉｌ—通信地址郵編：（）

3、備注：４３－ＳｔｕｄｏｎＭｕｌｔｉｓｃａｌｅＭｏｄｅｌａｎｄＭａｃｒｏｍｅｓｏｓｃｏｉｃｙｐＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＲｏｃｋｆｉｌｌＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏｔｈｅＧｒａｄｕａｔｅＦａｃｕｌｔｙｏｆｈｅｈａｎｎｖｅｒｓｔＷｕＵｉｉｔｙｉｎａｒｔｉａｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆＤｏｃｔｏｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇＢＨｕＣｈａｏｙＭａ２０１５ｙ，論文原創(chuàng)性聲明本人鄭

4、重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨立進(jìn)。除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外行研究工作所取得的研究成果，本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研。究做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者（簽名）年女月日學(xué)位論文使用授權(quán)書、本論文作者完全了解學(xué)校關(guān)于保存使用學(xué)位論文的管理辦法及規(guī)定，即學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)武漢大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入學(xué)校有關(guān)數(shù)據(jù)庫和收錄到《中國博士學(xué)位

5、論文全文數(shù)據(jù)庫》進(jìn)行信息服務(wù)，也可以采用影印、縮?。崳娀驋呙璧葟?fù)制手段保存或匯編本學(xué)位論文。口口一本論文提交當(dāng)年／年／ｅｆ兩年／口三意發(fā)布。年以后，同若不選填則視為一年以后同意發(fā)布。注：保密學(xué)位論文，在解密后適用于本授權(quán)書。作者簽名：導(dǎo)師簽名：年ｒ月／‘曰ｊ博士生自認(rèn)為的論文創(chuàng)新點一－１、提出了種分階親合有限元離散元的多尺度模擬方法，細(xì)觀尺度上釆用離散顆粒模型，宏觀尺度上采用有限元法，從對應(yīng)于每個高斯積分點的離散顆粒集合體提取本構(gòu)關(guān)系用于整體求解。該方法既能避免傳統(tǒng)連續(xù)方法對基于唯象假定的本構(gòu)關(guān)系的依賴，又能克服單純離散元不能有

6、效模擬大尺度工程問題的缺點，同時還可以將宏觀響應(yīng)與顆粒材料的細(xì)觀機(jī)制有效關(guān)聯(lián)。通過堆石體雙軸壓縮多尺度數(shù)值試驗，對堆石顆粒材料的宏細(xì)觀特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。２、在隨機(jī)散粒體不連續(xù)變形方法的基礎(chǔ)上，引入內(nèi)聚力模型，提出了堆石顆粒。、破碎的模擬方法在分析顆粒破碎力學(xué)機(jī)制的基礎(chǔ)上，通過界面單元的起裂擴(kuò)展和失效，模擬了堆石體的顆粒破碎，實現(xiàn)了巖石等準(zhǔn)脆性材料開裂擴(kuò)展的數(shù)值模擬。該方法能夠顯式地模擬三維顆粒破碎現(xiàn)象，不需要在裂縫尖端重新剖分網(wǎng)格，確保了數(shù)值計算的穩(wěn)定性，，提高了計算效率。此外以實際工程筑壩料為例，對堆石體顆粒形狀進(jìn)行了分析和模擬，發(fā)展

7、了堆石顆粒隨機(jī)生成方法。３、構(gòu)建了基于多尺度力學(xué)模型與隨機(jī)散粒體不連續(xù)變形方法的堆石體數(shù)值試驗平臺，，采用該平臺分別研究了堆石體的縮尺效應(yīng)和銷固效應(yīng)。在縮尺效應(yīng)方面建立了考慮顆粒破碎與顆粒強(qiáng)度尺寸效應(yīng)的散粒體數(shù)值模型，重點研究了顆粒強(qiáng)度的尺寸效應(yīng)以及試樣的尺寸對堆石體力學(xué)特性的影響，分析了縮尺后堆石體力學(xué)特性的變化規(guī)律，。在錨固效應(yīng)方面，分析了加鋪散粒體材料的宏觀與細(xì)觀力學(xué)性能研究了加錨密度及其與顆粒粒徑的關(guān)系對散粒體力學(xué)性質(zhì)的影響。目錄摘要ＩＡＢＳＴＲＡＣＴＩｌｌ１緒論１１．