张晓宇
- 作品数：7 被引量：70H指数：5
- 供职机构：南京大学地球科学与工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金江苏省自然科学基金苏州市科技计划项目更多>>
- 相关领域：天文地球水利工程建筑科学更多>>
- 基于MatDEM的砂土侧限压缩试验离散元模拟研究被引量：5
- 2018年
- 离散元法基于非连续介质力学理论,尤其适用于砂土等离散介质体的数值模拟研究。利用岩土体离散元模拟软件MatDEM的二次开发功能,研发了砂土侧限压缩试验三维离散元模拟器。对三个不同级配砂土试样进行了侧限压缩试验,并且进行了与之相对应的数值模拟,通过分析对比试验结果与数值模拟结果验证了所开发模拟器的有效性。模拟结果表明:离散元法可以很好地反应砂土压缩过程中的配位数变化;每个模拟样品中,粒径较小的单元受到较大的平均压力,导致平均位移较大;数值计算结果的主要误差是由离散元颗粒自身的泊松比引起的。研究突破了常规土力学研究方法的局限性,为今后岩土工程离散元模拟研究提供了参考。
- 秦岩刘春张晓宇张晓宇
- 关键词：砂土侧限压缩试验离散元法数值模拟误差分析
- 深基坑PCMW工法开挖过程离散元数值模拟分析被引量：14
- 2017年
- 深基坑稳定性问题是重要的工程问题,其中,有效支护结构是保证基坑工程顺利实施的基础。本文引入离散元法,提出了基坑及支护结构建模和数值模拟方法。采用紧密堆积离散单元构建模型初始地层,引入了离散单元团簇模型来构建表面较为光滑的管桩。以南京某深基坑工程为例,采用三维离散元模拟软件MatDEM^(3D)构建几何模型,并根据土体的力学性质设定相应单元的力学参数。数值模拟中,通过预平衡操作实现土层的压实,进而模拟了基坑开挖过程中土体和管桩的变形。将数值模拟结果与实测监测数据进行了对比分析,评价了基坑支护结构的有效性。这种基坑离散元数值模拟方法在基坑开挖过程的稳定性预判和支护结构的有效性评价上具有潜在的应用前景。
- 索文斌刘春施斌张晓宇
- 关键词：深基坑离散元管桩数值模拟
- 加载速率对岩石单轴压缩试验影响的数值模拟研究被引量：7
- 2019年
- 在单轴压缩数值模拟试验中,加载速率由每次边界条件变化幅度和边界条件变化后的平衡计算时间这两个因素共同控制。同样的加载速率,两个因素的不同组合也会对加载效果有很大的影响。因此,探究以上两因素对岩石单轴压缩数值模拟试验的影响机制,可对高效进行高精度的各加载速率下的数值模拟试验起到积极作用。本文使用MatDEM软件,基于软件自动设定的加载区间以及标准平衡迭代,设置不同的应力施加步数Nd与平衡迭代比率Rb,进行不同加载速率下的数值模拟试验。模拟结果表明:(1)单步加载后平衡迭代次数越多(Rb越大),该步中应力波传播与动能衰减越充分。在最优阻尼条件下,当单步加载后平衡迭代次数等于40次(Rb等于0.8)时,每步加载中动能充分平衡,可以最低计算量取得准静态模拟结果;(2)单步加载应力增量越小(Nd越大),数值模拟试验精度越高;(3)当加载速率一定即计算量相同时,为保证更高的模拟试验精度,应采用低单步应力增量与低单步加载后平衡迭代次数(Nd大、Rb小)的加载方案。本文为定量研究岩石加载速率问题和相关数值模拟提供了参考。
- 黄靥欢刘春张晓宇张晓宇邓尚
- 关键词：离散元法单轴压缩加载速率
- 滑坡滑带摩擦热离散元数值模拟研究被引量：20
- 2019年
- 高速远程滑坡具有较强的灾害性,已逐渐成为国内外地质灾害领域研究的热点。大型滑坡滑动过程中滑带剧烈摩擦和生热,使得局部温度升高,改变岩土体的抗剪强度等性质、以及产生气垫效应等,可能促进高速远程滑坡运动。为了定量地研究滑坡滑带中热量的生成和温度场分布规律,本研究改进自主开发的MatDEM离散元软件,建立了约23万单元的二维边坡模型,对滑坡的启动、高速滑动和堆积全过程进行了数值模拟。结果表明:MatDEM较为准确地模拟了滑坡典型特征,同时展示了边坡模型的热量生成特征;模拟结果表明滑带附近形成明显的“核形”高热量带,100m高的边坡滑带单元热量增加值最高达3×10^5J,理想条件下造成比热容为550J/kg·℃的1kg土体升高545.5℃左右;高热量带依附于滑带并随着滑体最厚处向前扩展;MatDEM单元连接状态图和热量场图直观地展现了滑体和滑床中的裂隙发育过程。本研究为滑坡数值模拟研究提供了一个新手段。
- 朱晨光刘春许强许强胡伟
- 关键词：离散元法热量滑坡
- 基于OFDR的不连续管道竖向错开变形定量监测被引量：4
- 2021年
- 近年来逐步发展起来的分布式光纤传感技术被大量应用于管道变形监测当中,而现有的光纤传感技术无法满足高空间分辨率的要求,采用一种新型的光频域分布式光纤传感技术(OFDR),对不连续管道在加荷条件下的竖向错开变形进行室内模型试验研究,提出了一种定量计算方法,并将计算值与千分表监测的实际值进行对比分析。室内试验的结果表明,OFDR能够精确地反映监测部位的应变,揭示不连续管道接缝处的变形规律。通过所提出的算法将应变值转化为竖向错开变形量,并与千分表的监测值进行对比分析。提出的算法能够定量监测不连续管道的竖向变形量,为实际工程提供竖向错开变形的下限值,为实际工程中的管道安全和预警提供依据。
- 杨晓蔚刘春张晓宇张晓宇
- 三维离散元模型的滑坡能量守恒模拟研究被引量：14
- 2017年
- 岩土体的破坏涉及复杂的断裂、摩擦作用、弹性波和能量转换过程。本文给出了离散元模型中各类机械能,以及断裂热、阻尼热和摩擦热的计算理论。同时,考虑外力做功,建立了离散元能量转化和能量守恒计算法则。基于此理论改进Mat DEM软件,实现了31.2万单元三维滑坡的滑动过程和能量转化模拟。模拟中,各类机械能相互转化,并在阻尼、断裂和摩擦作用下转化为热量,但是总能量始终保持不变,有效地实现了离散元能量守恒模拟。模拟中发现滑坡滑带产生大量摩擦热,并提高滑带的温度。能量转化和热量生成曲线反映了滑坡在滑动各阶段的运动特征。此模型可广泛应用于岩土体破坏和多场耦合数值模拟研究。
- 刘春张晓宇张晓宇朱晨光朱晨光
- 关键词：离散元法热量滑坡
- 黏性土失水开裂多场耦合离散元数值模拟被引量：14
- 2017年
- 黏性土在失水过程中逐渐变形开裂,裂隙相互交错形成网络,这一过程涉及水热力等多场耦合的作用。本文基于南京大学自主研发的三维离散元软件Mat DEM,采用紧密堆积离散元模型对土体开裂进行模拟。在此模型中,每个离散元单元代表一定体积的土颗粒、孔隙和孔隙水的集合体。单元具有含水量属性,并采用有限差分思想计算水分运移量,实现了水分场模拟。同时,考虑水分场对土体抗拉强度等力学性质的影响,建立水分场和应力场的耦合。在数值模拟中,假定土体表面水分以一定速率蒸发,根据试验数据由含水量计算单元直径和力学参数,从而实现黏土蒸发失水、收缩和开裂变形过程模拟。数值模拟与前人室内试验结果基本一致,能较好地再现开裂过程中的各个阶段。本文为研究多场作用下土体变形破坏模拟提供了一个新的思路。
- 张晓宇许强刘春施斌
- 关键词：黏土离散元
