本書全面分析了拖拽體在顆粒流動中的受力規(guī)律，設(shè)計了若干不同形狀的拖拽體，即半侵入型的豎直型薄板墻體、傾斜型薄板墻體、厚板墻體以及全侵入型的矩形和鋸齒形拖拽體，并采用離散元模擬和室內(nèi)物理實驗相結(jié)合的方法，分別對各種拖拽體在密集顆粒中的勻速運(yùn)動做了全面的分析和研究，深刻揭示了拖拽阻力和升力隨位移的變化規(guī)律，具有重要的理論和實踐意義。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 顆粒和顆粒流 1
1.2 顆粒流的描述 3
1.2.1 方法論和宏觀模型方面 3
1.2.2 物理實驗方面 7
1.2.3 數(shù)值模擬方面 8
1.2.4 其他方面 10
1.3 平面顆粒流的力學(xué)模型 13
1.3.1 平面剪切流 13
1.3.2 環(huán)形剪切流 15
1.3.3 垂直斜槽流 16
1.3.4 傾斜平面流 18
1.3.5 堆積流和旋轉(zhuǎn)滾筒流 19
1.4 本章小結(jié) 20
第2章 顆粒離散元仿真模擬的理論基礎(chǔ) 21
2.1 顆粒離散元法向接觸力計算 22
2.1.1 赫茲接觸理論 22
2.1.2 顆粒接觸黏彈性模型 24
2.1.3 線性接觸模型 26
2.2 顆粒離散元切向接觸力計算 26
2.2.1 簡易線性接觸模型 26
2.2.2 Mindlin-Deresiewicz切向接觸模型 28
2.3 基于重力增大法的自由平面顆粒生成方法 29
2.4 顆粒不均勻率和孔隙率 31
2.5 顆粒流中的宏觀和細(xì)觀摩擦系數(shù) 33
2.6 時間步長 35
2.7 局部阻尼和黏性阻尼 39
2.7.1 局部阻尼 39
2.7.2 黏性阻尼 40
2.8 黏性阻尼和恢復(fù)系數(shù)的關(guān)系 43
2.9 基于PFC2D的基本理論驗證 49
2.10 本章小結(jié) 53
第3章 二維半侵入型剛性薄板拖拽模型 54
3.1 概述 54
3.2 顆粒離散元數(shù)值模擬方法 55
3.2.1 模型建立 55
3.2.2 容器、邊界條件、顆粒以及拖拽體 55
3.2.3 顆粒離散元數(shù)值模擬的參數(shù)確定 55
3.3 宏觀條件和細(xì)觀條件對拖拽阻力的影響 59
3.3.1 幾何條件對拖拽阻力的影響 59
3.3.2 顆粒內(nèi)部特性對拖拽阻力的影響 64
3.3.3 邊界條件對拖拽阻力的影響 65
3.3.4 拖拽速度對拖拽阻力的影響 66
3.4 拖拽阻力的兩種不同預(yù)測模型 67
3.4.1 基于改進(jìn)朗肯被動土壓力理論的拖拽阻力預(yù)測模型 67
3.4.2 基于改進(jìn)庫侖被動土壓力理論的拖拽阻力預(yù)測模型 74
3.5 楔體模型 75
3.6 慣性矢量和楔體剪切帶的關(guān)系 76
3.7 拖拽體擾動下顆粒材料的彈塑性模型初探 80
3.7.1 Drucker-Prager模型 80
3.7.2 基于ABAQUS有限元模型的建立 84
3.8 室內(nèi)物理實驗結(jié)果驗證 86
3.9 本章小結(jié) 92
第4章 傾斜拖拽模型 93
4.1 顆粒離散元模型建立 94
4.2 傾斜拖拽體的拖拽速度和侵入角度對拖拽阻力和升力的影響 95
4.2.1 拖拽速度對拖拽阻力和升力的影響 95
4.2.2 侵入角度對拖拽阻力和升力的影響 96
4.2.3 拖拽阻力的歸一化探討及其與升力的關(guān)系 97
4.3 基于改進(jìn)庫侖被動土壓力理論的拖拽阻力和升力預(yù)測模型 98
4.3.1 預(yù)測模型的數(shù)學(xué)推導(dǎo) 98
4.3.2 預(yù)測模型的離散元模擬驗證 101
4.4 本章小結(jié) 106
第5章 二維全侵入型拖拽模型 107
5.1 離散元模型 108
5.2 全侵入型拖拽體拖拽阻力的離散元模擬 110
5.2.1 矩形拖拽體的拖拽阻力 110
5.2.2 鋸齒形拖拽體的拖拽阻力 112
5.3 全侵入型拖拽體升力的離散元模擬 119
5.3.1 矩形拖拽體的升力 119
5.3.2 鋸齒形拖拽體的升力 120
5.4 鋸齒傾角的影響 124
5.5 邊界條件的影響 129
5.6 本章小結(jié) 133
第6章 角端效應(yīng)、顆粒級配效應(yīng)和濕顆粒問題 134
6.1 角端效應(yīng) 134
6.1.1 非薄板拖拽體離散元模型 134
6.1.2 非薄板拖拽問題的角端效應(yīng) 134
6.1.3 角端效應(yīng)的定性解釋 136
6.2 顆粒級配效應(yīng) 137
6.2.1 顆粒剪切機(jī)理分析 137
6.2.2 顆�？辜魪�(qiáng)度級配效應(yīng) 141
6.3 濕顆粒問題——以非飽和黃土為例 155
6.3.1 濕顆粒的簡化離散元模型 155
6.3.2 濕顆粒的三軸試驗 158
6.3.3 模擬方法及結(jié)果 159
6.4 濕顆粒基質(zhì)吸力的理論預(yù)測——以非飽和黃土為例 162
6.4.1 PSD擬合模型 162
6.4.2 SWCC預(yù)測模型 164
6.4.3 一種簡化的SWCC預(yù)測模型 168
6.5 本章小結(jié) 169
第7章 結(jié)論和討論 171
7.1 結(jié)論 171
7.2 討論 172
參考文獻(xiàn) 174
附錄 主要程序 181
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