顆粒流介尺度分析與連續(xù)化模擬

第1章  緒論  1
  1.1  研究問題與意義  2
  1.2  研究現(xiàn)狀  3
1.2.1  與顆粒流態(tài)相關(guān)的理論基礎(chǔ)  3
1.2.2  顆粒材料介觀結(jié)構(gòu)  8
1.2.3  顆粒介質(zhì)模擬方法  15
  1.3  主要研究內(nèi)容  18
第2章  顆粒流介尺度分析  19
  2.1  離散元算法與流動模型的構(gòu)建  20
      2.1.1  運動控制與接觸本構(gòu)  20
      2.1.2  流動模型的構(gòu)建  22
      2.1.3  數(shù)值模型驗證  24
  2.2  不同流態(tài)下動力學(xué)參數(shù)對比  28
      2.2.1  力鏈網(wǎng)絡(luò)  28
      2.2.2  速度分布  30
      2.2.3  能量特性  31
  2.3  特定流態(tài)下剪切過程結(jié)構(gòu)量的時空演化  34
      2.3.1  剖分格式與研究過程  34
      2.3.2  拓撲與幾何結(jié)構(gòu)量  37
      2.3.3  多邊對稱結(jié)構(gòu)量  40
      2.3.4  結(jié)構(gòu)單元概念的提出  44
  2.4  本章小結(jié)  46
第3章  物質(zhì)點法算法核心  47
  3.1  控制方程  48
  3.2  廣義插值物質(zhì)點法  50
      3.2.1  離散格式  51
      3.2.2  數(shù)值噪聲  53
      3.2.3  權(quán)函數(shù)的構(gòu)建  55
  3.3  接觸算法  56
      3.3.1  基本原理  56
      3.3.2  算法改進  58
      3.3.3  接觸算例與分析  59
  3.4  物質(zhì)點信息更新  60
      3.4.1  位移與動量更新  60
      3.4.2  應(yīng)變與應(yīng)力更新  63
      3.4.3  求解流程  63
  3.5  本章小結(jié)  67
第4章  物質(zhì)點法在單相顆粒介質(zhì)中的應(yīng)用  68
  4.1  物質(zhì)點法模擬黏質(zhì)邊坡滑動與顆粒介質(zhì)流動  68
      4.1.1  本構(gòu)關(guān)系  68
      4.1.2  黏質(zhì)邊坡滑動  70
      4.1.3  無黏顆粒流動  72
  4.2  物質(zhì)點法與塊體離散元法模擬顆粒沖擊  74
      4.2.1  顆粒沖擊木塊的物理模型與物質(zhì)點法模擬結(jié)果  75
      4.2.2  可變形塊體離散元法  77
      4.2.3  塊體離散元法接觸算法的驗證  79
      4.2.4  塊體離散元法與物質(zhì)點法耦合模擬沖擊問題  82
  4.3  物質(zhì)點法與顆粒離散元法多尺度建模  84
      4.3.1  基本框架  86
      4.3.2  多尺度建模關(guān)鍵點  87
      4.3.3  沙堆倒塌算例  90
      4.3.4  物質(zhì)點法與離散元法多尺度建模方法的討論  92
  4.4  本章小結(jié)  94
第5章  物質(zhì)點法在兩相顆粒介質(zhì)中的應(yīng)用  95
  5.1  多孔介質(zhì)理論  95
      5.1.1  基本概念  95
      5.1.2  控制方程  99
  5.2  等溫過程下兩相物質(zhì)點法理論  102
      5.2.1  基本假定與符號約定  103
      5.2.2  控制方程  104
      5.2.3  空間離散格式  105
      5.2.4  時間迭代格式  106
      5.2.5  主要物理量更新格式  108
      5.2.6  編程步驟  110
      5.2.7  一維固結(jié)理論驗證  111
  5.3  飽和沙堆滑動的物理實驗  113
  5.4  飽和沙堆滑動的模擬結(jié)果  115
  5.5  本章小結(jié)  119
第6章  結(jié)論與展望  120
參考文獻  123
附錄 A  自由基剖分平面證明與性質(zhì)  137
附錄 B  兩相物質(zhì)點法空間離散格式的推導(dǎo)  140
致謝  144