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中南大学学报(自然科学版)

Journal of Central South University

第50卷    第11期    总第303期    2019年11月

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文章编号:1672-7207(2019)11-2801-12
基于球面对称设计的离散元细观参数定量确定方法
彭霞,饶秋华,李卓,张杰

(中南大学 土木工程学院,湖南 长沙,410075)

摘 要: 采用球面对称设计法,通过宏观参数范围确定细观参数取值范围,得到多因素球面对称设计试验表,利用试验模拟计算结果和多元回归分析,建立岩石材料颗粒流PFC2D(particle flow code 2D)的宏-细观参数关系式。采用基于宏-细观参数关系式计算得到的PFC2D细观参数,进行单轴压缩下完整岩石的应力-应变曲线和宏观力学参数、含多裂纹岩石试件断裂轨迹的模拟计算。研究结果表明:岩石的应力-应变曲线、宏观力学参数、断裂轨迹的计算结果与试验结果较吻合,从而验证了该宏-细观参数关系式的有效性;采用球面对称设计建立PFC2D宏-细观参数关系式的方法可推广应用于其他脆性材料,可为PFC定量分析复杂荷载条件下的材料细观破坏机理提供参考依据。

 

关键词: 宏-细观参数关系式;颗粒流;球面对称设计法;平行黏结模型;岩石

Quantitative determination method of mesoscopic parameters of discrete elements based on spherical symmetric design
PENG Xia, RAO Qiuhua, LI Zhuo, ZHANG Jie

School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China

Abstract:The spherical symmetric design method was adopted to establish the relation expression of macroscopic and mesoscopic parameters of the rock material for PFC2D(particle flow code 2D) by the spherical symmetric design table of multiple factors obtained by the value range of mesoscopic parameters based on the macroscopic parameter range and multiple regression analysis of the simulation results.Stress-strain curves and macroscopic mechanical parameters of the intact rock under uniaxial compression and the fracture trajectories of the pre-cracked rock specimen under uniaxial compression were simulated by PFC2D with calculated mesoscopic parameters using this relation expression.The results show that the simulated results of the rock stress-strain curves, macroscopic mechanical parameters and the facture trajectories are in good agreement with the experimental results, which verifies the validity of this relation expression.The establishment method of relation expression of macroscopic and mesoscopic parameters by the spherical symmetric design can be applied in other fragile materials, which provides a reliable reference for PFC to quantitatively analyze the mesoscopic failure mechanism of materials under complicated loading condition.

 

Key words: relation expression of macroscopic and mesoscopic parameters; particle flow code; spherical symmetric design method; parallel bonded model; rock

中南大学学报(自然科学版)
  ISSN 1672-7207
CN 43-1426/N
ZDXZAC
中南大学学报(英文版)
  ISSN 2095-2899
CN 43-1516/TB
JCSTFT
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