堆石体多尺度模型与宏细观力学特性研究

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1、分类号ＴＶ６４１密级ＵＤＣ号１０４８６编武汉大学博士学位论文堆石体多尺度模型与宏细观力学特性研究研究生姓名：胡超指导教师姓名、职称：常晓林教授周伟教授专业名称：水工结构工程研究方向：高现结构设计理论二〇一五年五月学位论文使用授权书一（式两份，此份交《中国博士学位论文全文数据库》期刊社存档）本论文作者完全了解学校关于保存、使用学位论文的管理办法及规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，接受社会监督。本人授权武汉大学可以将本学位论文的全部或部分内容编

2、入学校有关数据库和收录到《中国博士学位论文全文数据库》进行信息服务，也可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存或汇编本学位论文。口当年口一本论文提交／年／ｋＴ两年／口三年以后，同意发布。一若不选填则视为年以后同意发布。注：保密学位论文，在解密后适用于本授权书。作者签名：导师签名：年ｒ月＾？（武汉大学研究生学位论文作者信息论文题目ｇ；１今ｙ當也姆性究＞象’巧＾姓名＾学号答辩日期年ｒ月曰＾趁论文级别博士５／硕士口院／系／所ｃ专业ｔＪ！＾穿刊水院＾餘构工ｆｅ联系电话Ｅｍａｉｌ—通信地址邮编：（）

3、备注：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，论文原创性声明本人郑

4、重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进。除文中已经标明引用的内容外行研究工作所取得的研究成果，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研。究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者（签名）年女月日学位论文使用授权书、本论文作者完全了解学校关于保存使用学位论文的管理办法及规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国博士学位

5、论文全文数据库》进行信息服务，也可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存或汇编本学位论文。口口一本论文提交当年／年／ｅｆ两年／口三意发布。年以后，同若不选填则视为一年以后同意发布。注：保密学位论文，在解密后适用于本授权书。作者签名：导师签名：年ｒ月／‘曰ｊ博士生自认为的论文创新点一－１、提出了种分阶親合有限元离散元的多尺度模拟方法，细观尺度上釆用离散颗粒模型，宏观尺度上采用有限元法，从对应于每个高斯积分点的离散颗粒集合体提取本构关系用于整体求解。该方法既能避免传统连续方法对基于唯象假定的本构关系的依赖，又能克服单纯离散元不能有

6、效模拟大尺度工程问题的缺点，同时还可以将宏观响应与颗粒材料的细观机制有效关联。通过堆石体双轴压缩多尺度数值试验，对堆石颗粒材料的宏细观特性进行了系统的研究。２、在随机散粒体不连续变形方法的基础上，引入内聚力模型，提出了堆石颗粒。、破碎的模拟方法在分析颗粒破碎力学机制的基础上，通过界面单元的起裂扩展和失效，模拟了堆石体的颗粒破碎，实现了岩石等准脆性材料开裂扩展的数值模拟。该方法能够显式地模拟三维颗粒破碎现象，不需要在裂缝尖端重新剖分网格，确保了数值计算的稳定性，，提高了计算效率。此外以实际工程筑坝料为例，对堆石体颗粒形状进行了分析和模拟，发展

7、了堆石颗粒随机生成方法。３、构建了基于多尺度力学模型与随机散粒体不连续变形方法的堆石体数值试验平台，，采用该平台分别研究了堆石体的缩尺效应和销固效应。在缩尺效应方面建立了考虑颗粒破碎与颗粒强度尺寸效应的散粒体数值模型，重点研究了颗粒强度的尺寸效应以及试样的尺寸对堆石体力学特性的影响，分析了缩尺后堆石体力学特性的变化规律，。在锚固效应方面，分析了加铺散粒体材料的宏观与细观力学性能研究了加锚密度及其与颗粒粒径的关系对散粒体力学性质的影响。目录摘要ＩＡＢＳＴＲＡＣＴＩｌｌ１绪论１１．