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离散单元法PFC中动力人工边界的设置方法

3月前浏览7021

本文摘要(由AI生成):

本文探讨了颗粒离散单元法(DEM)在模拟岩土体地震动力响应及灾变机制中的动力人工边界设置方法。为正确模拟斜坡等岩土体的大变形和破坏过程,设置合理的DEM动力人工边界至关重要。通过对比高阻尼法和黏性人工边界两种方法,研究发现两种方法均可有效减少边界反射波,其中黏性人工边界基于理论实现,能更准确地模拟无限介质。算例通过一维波测试验证了两种方法的有效性,并提供了黏性边界条件的设置条件及模拟过程,为DEM在地震工程中的应用提供了参考。


数值计算是研究岩土体地震动力响应规律及灾变机制的有效方法,计算工作的关键之一就是设置合理动力人工边界条件。动力人工边界理论上应当实现对原介质应力应变场的精确模拟,保证波在人工边界处的传播特性与原介质一致,使外行散射波通过人工边界时无反射效应,发生完全的透射或被人工边界完全吸收。

颗粒离散单元法(DEM)由于对每个颗粒单元应用牛顿第二定律,在接触位置应用力-位移定律并不断更新,颗粒单元运动不受变形量的限制,在研究岩土体失稳大变形问题时优越性显著。

为了能够采用颗粒离散单元法(DEM)正确有效地模拟斜坡等岩土体震裂破坏及运动大变形的全过程,建立合理的DEM动力人工边界显得尤为关键。

本案例计算了在离散元PFC中进行人工边界的两种方法:(1)高阻尼法,(2)黏性人工边界。同时还对固定人工边界的情况进行了对比

其中高阻尼法的原理是为边界处的颗粒设置局部阻尼系数为1.0,以避免边界处的波动反射。

黏性人工边界的方法则是基于人工边界的理论实现的,(参考了这篇论文,表以敬意。周兴涛,盛谦,崔臻,冷先伦,付晓东,马亚丽娜.颗粒离散单元法动力人工边界设置方法[J].岩土力学,2018,39(07):2671-2680+2690.)

颗粒离散单元数值模型的黏性边界条件设置条件如下:


本算例实现了在颗粒流PFC对黏性人工边界的模拟。本算例进行了一维波的测试,并模拟对比了两种人工边界的模拟方法。

首先建立模型,在边界墙体的伺服功能下平衡模型:

image.png

删除边界墙体,对右侧边界附近的颗粒运动进行约束模拟边界,对于高阻尼的方法模拟是为右侧边界处的颗粒设置局部阻尼系数为1.0。黏性人工边界的方法则是对边界颗粒施加荷载,吸收掉入射的波动能量,以模拟无限介质。为左侧边界附近的颗粒施加脉冲波。

image.png

固定边界模型中部处球颗粒的水平速度时程曲线如下:

image.png

高阻尼边界模型中部处球颗粒的水平速度时程曲线如下:

image.png

黏性边界模型中部处球颗粒的水平速度��程曲线如下:

image.png

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内容简介:动力人工边界算例的完整代码

岩土离散元PFC仿真体系
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首次发布时间:2020-10-12
最近编辑:3月前
千度
博士 | 签名征集中
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4条评论
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签名征集中
1年前
老师 我做的是边坡在地震作用下的滚石灾害 三维的 老师三位的边界的施加您那里有什么建议吗
老师,在balance文件里面,定义系数中的xishu_e和xishu_s对应的是纵波和横波的修正系数吗
仿真秀1209201758
签名征集中
2年前
老师,请问第一个建模的代码是要算很久吗~
1条回复
furfur
干就完了
2年前
老师,我打开没有代码呀?是怎么回事?
1条回复
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