| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-9页 |
| 主要符号表 | 第22-23页 |
| 1 绪论 | 第23-37页 |
| 1.1 课题工程背景及理论意义 | 第23-24页 |
| 1.2 颗粒材料的宏观连续介质模型 | 第24-26页 |
| 1.2.1 Cauchy连续体模型 | 第24-25页 |
| 1.2.2 Cosserat连续体模型 | 第25页 |
| 1.2.3 梯度增强Cosserat连续体模型 | 第25-26页 |
| 1.3 颗粒材料的介观离散颗粒集合体模型 | 第26-28页 |
| 1.3.1 离散单元法国内外研究进展 | 第26-27页 |
| 1.3.2 离散单元法中颗粒接触对的本构关系 | 第27-28页 |
| 1.4 颗粒材料的可破碎离散元模型 | 第28-29页 |
| 1.5 颗粒多尺度研究现状 | 第29-33页 |
| 1.5.1 连接尺度方法(bridging scale method)概述 | 第29-30页 |
| 1.5.2 基于平均场理论的计算均匀化方法概述 | 第30-31页 |
| 1.5.3 其他多尺度方法概述 | 第31-32页 |
| 1.5.4 基于介观信息的颗粒材料宏观等价连续体本构模型 | 第32-33页 |
| 1.6 损伤-愈合-塑性力学行为研究现状 | 第33-35页 |
| 1.6.1 连续损伤-愈合-塑性力学行为研究 | 第33-34页 |
| 1.6.2 基于介观结构的损伤-愈合-塑性宏观表征 | 第34-35页 |
| 1.7 本文主要工作 | 第35-37页 |
| 2 颗粒材料的基本概念与数值方法 | 第37-53页 |
| 2.1 颗粒材料的定义与分类 | 第37-38页 |
| 2.2 离散颗粒力学的基本概念 | 第38-42页 |
| 2.2.1 颗粒粒度与形状表征 | 第38-39页 |
| 2.2.2 颗粒材料的孔隙度、孔隙比和体分比 | 第39-40页 |
| 2.2.3 颗粒材料密度 | 第40-41页 |
| 2.2.4 颗粒材料配位数 | 第41页 |
| 2.2.5 接触方向密度函数与结构张量 | 第41-42页 |
| 2.3 颗粒材料样本生成与离散元模型 | 第42-50页 |
| 2.3.1 圆盘(球形)颗粒样本生成 | 第42-43页 |
| 2.3.2 非圆盘(球形)颗粒样本生成 | 第43-44页 |
| 2.3.3 颗粒间相互运动分析 | 第44-46页 |
| 2.3.4 颗粒间接触力-相对位移关系 | 第46-48页 |
| 2.3.5 离散元法的求解方法与稳定性 | 第48-50页 |
| 2.4 离散单元法与颗粒单元法概述 | 第50-52页 |
| 2.5 小结 | 第52-53页 |
| 3 颗粒材料的宏观连续体本构模型 | 第53-66页 |
| 3.1 经典Cosserat连续体模型 | 第54页 |
| 3.2 经典Cosserat连续体有限元过程 | 第54-56页 |
| 3.3 梯度增强Cosserat连续体模型 | 第56-57页 |
| 3.4 梯度增强Cosserat连续体混合有限元过程 | 第57-59页 |
| 3.5 基于介观信息的名义应力和应变 | 第59-65页 |
| 3.5.1 Cosserat连续体名义应力定义 | 第60-61页 |
| 3.5.2 Cosserat连续体名义应变定义 | 第61-65页 |
| 3.6 小结 | 第65-66页 |
| 4 可破碎离散元模型:颗粒破碎准则与破碎模式 | 第66-77页 |
| 4.1 引言 | 第66-67页 |
| 4.2 单个颗粒的名义应力 | 第67-68页 |
| 4.3 单个颗粒破碎准则 | 第68-72页 |
| 4.3.1 颗粒破碎准则1 | 第69-71页 |
| 4.3.2 颗粒破碎准则2 | 第71-72页 |
| 4.4 单个颗粒破碎模式-破碎后碎片安排 | 第72-76页 |
| 4.5 小结 | 第76-77页 |
| 5 颗粒材料破碎的连接尺度方法 | 第77-91页 |
| 5.1 引言 | 第77-78页 |
| 5.2 连接尺度方法基本思想 | 第78-81页 |
| 5.2.1 粗细尺度位移分解 | 第78-80页 |
| 5.2.2 多尺度运动方程解耦 | 第80-81页 |
| 5.3 颗粒材料的细、宏观模型 | 第81-82页 |
| 5.3.1 细尺度离散颗粒集合体模型 | 第81页 |
| 5.3.2 粗尺度Cosserat连续体模型 | 第81-82页 |
| 5.4 颗粒材料粗细尺度划分与粗-细尺度域间的准静态界面条件 | 第82-83页 |
| 5.5 时间积分算法与粗细尺度运动学量更新 | 第83-85页 |
| 5.5.1 时间积分算法 | 第83-84页 |
| 5.5.2 粗尺度有限元节点运动学量更新 | 第84页 |
| 5.5.3 细尺度离散颗粒运动学量更新 | 第84-85页 |
| 5.6 数值算例 | 第85-90页 |
| 5.7 结论 | 第90-91页 |
| 6 二阶计算均匀化框架下的混合元-可破碎离散元嵌套方案 | 第91-115页 |
| 6.1 引言 | 第91-92页 |
| 6.2 颗粒材料二阶计算均匀化 | 第92-97页 |
| 6.2.1 广义Hill定理和RVE边界条件(下传) | 第92-94页 |
| 6.2.2 基于介观信息的宏观应力变量和本构模型(上传) | 第94-95页 |
| 6.2.3 梯度增强Cosserat连续体混合有限元法 | 第95-97页 |
| 6.3 数值算例 | 第97-114页 |
| 6.4 结论 | 第114-115页 |
| 7 二阶计算均匀化框架下颗粒材料损伤-愈合与塑性多尺度表征 | 第115-149页 |
| 7.1 引言 | 第115-117页 |
| 7.2 凝聚于表征元边界的离散颗粒集合体非线性增量本构方程 | 第117-123页 |
| 7.3 基于介观力学信息的宏观梯度Cosserat连续体本构关系 | 第123-127页 |
| 7.4 基于介观信息的各向异性损伤-愈合与塑性过程的热力学框架 | 第127-130页 |
| 7.5 数值算例 | 第130-148页 |
| 7.6 小结 | 第148-149页 |
| 8 程序实现 | 第149-163页 |
| 8.1 连接尺度方法程序模块说明 | 第149-153页 |
| 8.1.1 前处理模块 | 第149-150页 |
| 8.1.2 主体程序模块 | 第150-152页 |
| 8.1.3 有限元模块 | 第152页 |
| 8.1.4 可破碎离散元分析模块 | 第152-153页 |
| 8.2 二阶计算均匀化程序模块说明 | 第153-156页 |
| 8.2.1 前处理模块 | 第153-154页 |
| 8.2.2 主体程序模块 | 第154-155页 |
| 8.2.3 计算均匀化模块 | 第155-156页 |
| 8.2.4 二阶计算均匀化框架下离散元分析模块 | 第156页 |
| 8.3 介观可破碎离散元的数据结构 | 第156-158页 |
| 8.4 程序流程图 | 第158-163页 |
| 9 总结与展望 | 第163-166页 |
| 9.1 总结 | 第163页 |
| 9.2 创新点摘要 | 第163-164页 |
| 9.3 展望 | 第164-166页 |
| 参考文献 | 第166-183页 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 | 第183-184页 |
| 致谢 | 第184-185页 |
| 作者简介 | 第185页 |
