土工细观模型试验与数值模拟

颗粒流理论在以散体材料为主要特征的岩土工程的研究中具有重要意义。本书系统总结了颗粒流数值仿真技术在岩土工程中的应用及研究进展，详细介绍了数字图像无标点土体量测技术和土体细观量测技术在室内模型中的应用，利用颗粒流理论对各种岩土工程问题进行数值仿真模拟分析。通过试验结合数值模拟的方法从细观角度对岩土工程中的各种宏观现象进行解释，并揭示其力学机制。本书的内容涉及岩土工程领域中各种问题的细观力学机制，包括土体稳定破坏、桩土变形、饱和砂土液化、土的渗透破坏及地基加固等。

本书可供土建、水利、交通、铁道等部门从事科研、设计、施工和勘察工作的科研人员参考，也可作为高等院校土建相关专业的高年级本科生和研究生的教材使用。2100433B

作　者：周健，贾敏才等 著 丛 书 名：岩土工程新技术与应用丛书

出 版 社：科学出版社

ISBN：9787030202413

出版时间：2008-04-01

版　次：1

页　数：437

装　帧：精装

开　本：16开

所属分类：图书 > 教材教辅 > 大学教材

在混凝土细观随机结构实验观测的基础上，深入研究混凝土细观结构的组成特点，建立合理的混凝土细观结构的描述方法；在此基础上，基于固体计算力学最新发展的细观模拟方法，精细模拟混凝土细观裂缝群的产生和发展过程，研究混凝土细观应力随机重分布规律；基于多尺度理论，选取合适的状态变量作为尺度间的桥梁，从细观数值模拟结果出发求解宏观损伤随机演化规律，并与多维连续损伤模型相结合，构成多尺度随机损伤模型的完整体系；采用所建立的多尺度随机损伤模型模拟混凝土结构的全过程非线性行为，有针对性地探索尺寸效应等传统结构非线性分析难以处理的问题，为结构非线性分析与设计提供理论工具与技术支持。

采用散粒介质力学与细观机理分析方法，通过三轴数值试验，模拟在地震荷载作用下饱和砂土液化过程，探讨液化过程中状态转换面的产生、稳态变形、循环活动性发展等的细观机理。在此基础上，发展一个颗粒-流体耦合的饱和砂土细观力学模型，模型中颗粒运动采用散粒介质的离散单元方法模拟，流体运动采用计算流体动力学（CFD）技术计算，通过一定的边界条件实现流固两相的耦合。采用建立的细观模型研究饱和砂土液化时土体的局部渗流特性，分析渗透系数与应力、细观组构演化与宏观应力应变发展之间的定量关系。在振动模型试验中引入先进的数码摄像可视化跟踪技术和数字信息计算机实时处理技术，测量分析饱和砂土液化时土体细观组构参数的演化规律，并与数值结果进行对比分析。最后根据上述流体-颗粒耦合细观模拟、组构演化规律分析以及模型试验结果，建立一个基于细观机理分析的饱和砂土液化模型。 2100433B

对混凝土试件动态性能进行细观数值模拟对指导高拱坝的抗震设计具有重要意义，但由于离散网格规模巨大，导致稀疏线性方程组求解所需时间在整体细观数值模拟时间中占95%以上，研究高效并行预条件方法减少线性方程组求解时间是加快数值模拟的必由之路。.本项目针对非结构化网格下混凝土细观数值模拟程序中的对称正定稀疏线性方程组，基于图分割算法，研究将子图扩展为重叠子图时的最佳重叠方式，采用对子图间与子图内节点进行综合排序的方法，控制非零元素离对角元的距离，并在分析加性Schwarz并行预条件不能趋近对应串行预条件机理的基础上，对局部分解因子研究最佳的舍弃策略与组装方法，构筑对称正定且随重叠度增加趋近于对应串行预条件的并行不完全分解预条件。同时，基于混凝土细观数值模拟中稀疏线性方程组的特点，分析系数矩阵中元素之间的相互关系，研究粗网格构造方法，设计粗网格校正算子作用到向量上的并行算法，进一步改进并行预条件。