土工試驗離散元數值模擬：三軸試驗與靜力觸探試驗（簡體書）

本書詳細介紹了採用離散元法模擬三軸實驗測定顆粒介質抗剪強度的過程步驟，通過引入拉梅公式，很好地解決了圓柱形邊界條件的伺服機理。另外，本書還介紹了三種製備玻璃球三軸試樣的方法，通過對比實驗結果與數值模擬結果，驗證了數值模擬方法的正確性與可靠性。

第一章 土工試驗
1.1 背景
1.2 室內試驗與原位試驗
1.2.1 直剪試驗
1.2.2 環剪試驗
1.2.3 三軸試驗
1.2.4 靜力荷載試驗
1.2.5 動力荷載試驗
1.2.6 標準貫人試驗
1.2.7 十字板剪切試驗
1.2.8 靜力觸探試驗
1.3 三軸試驗
1.3.1 摩爾一庫倫公式
1.3.2 三軸試驗數值模擬
1.4 靜力觸探試驗
1.4.1 靜力觸探研究現狀
1.4.2 靜力觸探貫入機理研究
1.4.3 靜力觸探參數與土體狀態參數關係
1.4.4 靜力觸探數值模擬研究現狀
第二章 離散元數值模擬
2.1 數值模擬簡介
2.1.1 有限元法
2.1.2 有限差分法
2.1.3 塊體理論
2.2 離散元法歷史與原理
2.3 離散元法運算流程圖
2.4 接觸的識別
2.5 接觸模型
2.5.1 線性剛度接觸模型
2.5.2 平行黏結模型
2.5.3 Hertz-Mindlin 接觸模型
2.5.4 顆粒滾動摩擦
2.6 顆粒運動
2.7 邊界條件
2.7.1 剛性邊界條件
2.7.2 週期性邊界條件
2.7.3 柔性邊界條件
2.8 應力張量
2.8.1 邊界條件張量
2.8.2 顆粒張量
2.8.3 接觸力張量
第三章 三軸剪切下玻璃珠試樣抗剪強度測試
3.1 背景
3.2 試驗材料與方法
3.2.1 試樣材料
3.2.2 試驗裝置
3.3 試驗試樣製備
3.3.1 模具準備
3.3.2 製備密實試樣試驗操作步驟
3.3.3 製備鬆散試樣試驗操作步驟
3.3.4 製備不同表面粗糙度玻璃珠試樣試驗操作步驟
3.3.5 試樣裝配
3.3.6 試樣飽和
3.3.7 試樣固結
3.3.8 試樣剪切
3.4 試驗方案
3.4.1 加載速度的影響
3.4.2 試樣飽和度以及初始孔隙率的影響
3.4.3 玻璃珠表面粗糙度的影響
3.4.4 顆粒尺寸影響
3.5 試驗結果與分析
3.5.1 試樣形變
3.5.2 剪切速度的影響
3.5.3 飽和密實試樣
3.5.4 飽和鬆散試樣
3.5.5 密實試樣與鬆散試樣試驗結果比較
3.5.6 顆粒表面粗糙度
3.5.7 顆粒尺寸的影響
3.5.8 兩種顆粒尺寸混合物的試驗研究
3.6 本章小結
第四章 玻璃珠抗剪強度離散元數值模擬
4.1 三軸試驗離散元模擬
4.1.1 圓柱形邊界條件
4.1.2 恢復係數校準
4.1.3 模擬參數
4.1.4 初始試樣準備：生成試樣
4.1.5 顆粒沉降
4.1.6 試樣製備：擊實與振動
4.1.7 圓柱形邊界條件伺服機理：固結與剪切
4.2 數值模擬與試驗數據對比
4.3 試樣可視化
4.4 參數敏感性分析
4.4.1 顆粒摩擦係數
4.4.2 顆粒滾動摩擦係數
4.4.3 初始孔隙率的影響
4.4.4 剪切速度的影響
4.4.5 顆粒尺寸效應
4.4.6 兩種尺寸顆粒混合試樣的數值模擬
4.5 本章小結
第五章 土體應力狀態對CPT貫入參數的影響
5.1 土體單元選取
5.2 試樣製備
5.3 土體單元應力狀態
5.3.1 各向同性
5.3.2 附加應力
5.3.3 加載卸荷
5.3.4 ko的影響
5.3.5 超固結比OCR的影響
5.3.6 孔隙率
5.3.7 顆粒間摩擦係數
5.3.8 顆粒剛度
5.3.9 速度場雲圖
5.4 本章小結
第六章 溫度對CPT貫入參數的影響
6.1 背景
6.2 顆粒介質熱傳導原理
6.3 數值試樣製備
6.4 CPT數值模擬
6.4.1 土顆粒溫度的影響
6.4.2 熱膨脹係數的影響
6.4.3 比熱容
6.5 土顆粒微觀力學行為
6.5.1 顆粒速度場
6.5.2 顆粒位移場
6.5.3 顆粒接觸力鏈
6.6 本章小結
附錄
1.DemGCE程序開發
1.1 操作環境安裝
1.2 軟件安裝
1.3 參數設定
1.3.1 數值模型生成
1.3.2 接觸參數設定
1.3.3 模擬試驗步驟
1.3.4 分析與調試
1.4 程序運行
2.程序後期處理
2.1 數據處理軟件：Gnuplot
2.2 可視化軟件：ParaView
3.部分源程序代碼
3.1 滾動摩擦源程序代碼
3.2 圓柱形邊界條件源代碼
3.3 RSA算法程序代碼
3.4 基於拉梅公式的圓柱體伺服機理源程序代碼
參考文獻