本文摘要(由AI生成):
本文主要介绍了离散元模拟过程中的双轴试验模拟基本思路,包括成样、预压、加胶结、加围压和加载五个步骤。其中,预压的主要目的是调整颗粒内的内应力,模拟赋存条件,预压应力值的取值应根据模拟的土层或岩石深度来确定。加载后形成的微观裂隙、位移矢量图和力链图等结果可以帮助分析试样的力学性能。此外,文章还重点讲解了预压的应力值和伺服两个概念。
首先我想说明一点,离散元模拟过程应当尽量与实际相似。
这里先给出双轴试验模拟的基本思路:
1、成样——生成比较均匀的指定孔隙率的颗粒集 合体
2、预压——这里主要目的是为了调整颗粒内的内应力
3、加胶结——胶结集 合体在这里加胶结,非胶结材料跳过这一步
4、加围压——这里相当于到了实验室,给试样加上围压
5、加载——这里进行试样的加载
配图1:预压的应力变化,这里应力是从1e9开始变化,可以想象如果不进行预压,胶结加上去,整个试样就坏了,除非整个试样特别松散,但是松散的试样模拟岩石效果不太好
配图2:加胶结后,注意试样是有胶结,而试样和墙是线性接触的
配图3:加载后形成的微观裂隙
配图4:加载后形成的位移矢量图
配图5:加载后形成的力链图
配图6:加载应力应变(这里因为应变率比较大,结果在数量上失真)
配图7:裂纹数目(这里因为抗拉强度低了,所以大部分都是拉破坏)
重点讲解1:预压的应力值
很多人不太明白这个预压的取值。其实很简单,预压模拟的是赋存条件,假设重度是20,那如果模拟浅层土的话,预压设置20KPa就足够了。如果模拟的是深部岩石,比如1000m左右,则需要加20MPa的预压应力。
重点讲解2:伺服
这里简单描述一下就是,你可以当做你的手给试样加一个固定的压力,你的手需要具有两个功能,一个是读取手上的应力值,第二个是根据当前应力值决定是手再压一压还是松一松
重点讲解3:加载
试样粒径应与实际一致,这样带来一个问题,当颗粒粒径非常小的时候,时步会非常小,所以需要将密度放大来增大时步。这时候又要选择合理的加载速率,达到一个比较合理的数值。
1、成样
这里注意两点,成样为了加快速度,需要消能,什么意思呢?就是把模型中的动能消耗掉,这里有两个,一个是摩擦系数——0.5,一个是全局阻尼——0.7,摩擦系数好理解,颗粒间摩擦耗能,全局阻尼就是把所有颗粒扔进水里面,速度越大,耗能也就越大。
这里的成样就是用distribute成样,后面我会单独开个帖子讲讲分层成样法。
因为distribute成样颗粒重叠比较大,所以一开始的颗粒动能会很大,这里用calm 50来实现每50步将颗粒速度清零,也是为了耗能。
2、预压——伺服
内容简介:完整代码及部分讲解