| 摘要 | 第4-7页 |
| ABSTRACT | 第7-10页 |
| 主要符号表 | 第25-26页 |
| 1 绪论 | 第26-43页 |
| 1.1 课题的工程背景和理论意义 | 第26-27页 |
| 1.2 颗粒材料的宏观连续体模型 | 第27-28页 |
| 1.2.1 经典Cauchy连续体模型 | 第27页 |
| 1.2.2 Cosserat连续体模型 | 第27-28页 |
| 1.3 颗粒材料的离散颗粒模型 | 第28-30页 |
| 1.4 颗粒材料的多尺度特征 | 第30-34页 |
| 1.4.1 颗粒材料介观结构的重要性 | 第30-31页 |
| 1.4.2 均匀化方法 | 第31-33页 |
| 1.4.3 颗粒材料基于细观的宏观等价连续体本构关系 | 第33-34页 |
| 1.5 颗粒材料损伤-愈合-塑性过程的宏观表征方法 | 第34-37页 |
| 1.5.1 连续损伤力学研究现状 | 第34-36页 |
| 1.5.2 材料的愈合力学行为及研究现状 | 第36页 |
| 1.5.3 材料的损伤-愈合-塑性力学行为研究现状 | 第36-37页 |
| 1.6 非饱和多孔介质有效应力研究现状 | 第37-40页 |
| 1.6.1 液桥 | 第37-38页 |
| 1.6.2 非饱和多孔介质的有效应力 | 第38-40页 |
| 1.7 本文主要工作 | 第40-43页 |
| 2 颗粒材料的基本概念及数值模型 | 第43-73页 |
| 2.1 颗粒材料的分类 | 第43页 |
| 2.2 Cosserat连续体基本理论 | 第43-46页 |
| 2.3 颗粒材料的基本概念 | 第46-49页 |
| 2.3.1 颗粒粒度及其分布描述 | 第46-47页 |
| 2.3.2 颗粒形状表征 | 第47页 |
| 2.3.3 颗粒材料的密度 | 第47-48页 |
| 2.3.4 颗粒材料的配位数 | 第48页 |
| 2.3.5 孔隙度 | 第48页 |
| 2.3.6 颗粒材料的饱和度 | 第48-49页 |
| 2.4 离散元法概述 | 第49-61页 |
| 2.4.1 颗粒样本生成算法 | 第50-52页 |
| 2.4.2 非规则颗粒简介 | 第52-53页 |
| 2.4.3 接触颗粒的相对运动分析 | 第53-54页 |
| 2.4.4 接触颗粒的线性接触模型 | 第54-56页 |
| 2.4.5 接触颗粒的非线性接触模型 | 第56-57页 |
| 2.4.6 颗粒集合体的边界条件 | 第57-58页 |
| 2.4.7 离散元法的求解方法及临界时间步长 | 第58-61页 |
| 2.5 颗粒材料基于细观的宏观等价连续体本构关系 | 第61-68页 |
| 2.6 液桥基本理论 | 第68-71页 |
| 2.7 非饱和多孔介质的有效应力及净应力 | 第71-73页 |
| 3 基于介观结构及介-宏观均匀化方法的颗粒材料等价Cosserat连续体各向异性本构关系 | 第73-99页 |
| 3.1 引言 | 第73-75页 |
| 3.2 颗粒材料的Voronoi胞元模型 | 第75-78页 |
| 3.2.1 颗粒材料基于Voronoi胞元的孔隙度 | 第76页 |
| 3.2.2 颗粒材料基于Voronoi胞元的体积应变 | 第76-78页 |
| 3.3 Voronoi胞元模型中接触颗粒对的运动及静力分析 | 第78-85页 |
| 3.3.1 Voronoi胞元模型中接触颗粒对的运动分析 | 第78-83页 |
| 3.3.2 Voronoi胞元模型中接触颗粒对的静力分析 | 第83-85页 |
| 3.4 基于Voronoi胞元模型及介-宏观均匀化方法的颗粒材料等价Cosserat连续体各向异性本构关系 | 第85-92页 |
| 3.5 等价Cosserat连续体本构关系验证及经典各向同性Cosserat连续体模量参数的介观表征 | 第92-98页 |
| 3.6 小结 | 第98-99页 |
| 4 基于介观力学的颗粒材料等价Cosserat连续体各向异性损伤表征 | 第99-136页 |
| 4.1 引言 | 第99-100页 |
| 4.2 连续损伤力学简介 | 第100-104页 |
| 4.2.1 等价弹性应变假定 | 第100-102页 |
| 4.2.2 各向异性损伤 | 第102-104页 |
| 4.3 Cosserat连续体不同坐标系的应力转换张量 | 第104-106页 |
| 4.4 基于介观力学的颗粒材料等价Cosserat连续体各向异性损伤表征 | 第106-114页 |
| 4.5 数值算例 | 第114-135页 |
| 4.5.1 颗粒材料宏观各向同性损伤表征 | 第115-116页 |
| 4.5.2 颗粒材料介观结构演化引起的宏观损伤表征 | 第116-124页 |
| 4.5.3 方形平板宏观各向异性损伤表征 | 第124-132页 |
| 4.5.4 颗粒材料愈合力学行为的宏观表征 | 第132-135页 |
| 4.6 小结 | 第135-136页 |
| 5 颗粒材料损伤-愈合-塑性过程的热力学框架及净损伤变量 | 第136-171页 |
| 5.1 引言 | 第136-138页 |
| 5.2 基于Voronoi胞元模型及介-宏观均匀化方法的颗粒材料等价Cosserat连续体各向异性本构关系 | 第138-144页 |
| 5.2.1 颗粒材料基于介观力学的等价塑性应变 | 第139页 |
| 5.2.2 典型接触颗粒的塑性位移增量计算方法 | 第139-144页 |
| 5.3 颗粒材料基于介观力学的损伤-愈合因子张量 | 第144-147页 |
| 5.4 颗粒材料损伤-愈合-塑性过程的热力学框架 | 第147-155页 |
| 5.5 颗粒材料基于介观力学的净(有效)损伤变量、损伤变量、愈合变量 | 第155-159页 |
| 5.6 数值算例 | 第159-169页 |
| 5.7 小结 | 第169-171页 |
| 6 二维液桥计算模型及低饱和度非饱和颗粒材料离散元模拟 | 第171-200页 |
| 6.1 引言 | 第171-173页 |
| 6.2 二维液桥计算模型 | 第173-182页 |
| 6.2.1 液桥控制方程 | 第173-174页 |
| 6.2.2 液桥弯曲面满足的几何边界条件 | 第174-176页 |
| 6.2.3 液桥的液体体积计算方法 | 第176-178页 |
| 6.2.4 液桥几何特征值计算方法 | 第178-179页 |
| 6.2.5 液桥临界断裂距离计算方法 | 第179-182页 |
| 6.2.6 液桥力计算方法 | 第182页 |
| 6.3 二维液桥临界断裂距离拟合公式 | 第182-184页 |
| 6.3.1 液桥临界断裂距离与颗粒半径的关系 | 第182-183页 |
| 6.3.2 液桥临界断裂距离拟合公式 | 第183-184页 |
| 6.4 二维液桥力随颗粒间距及液桥液体体积的变化关系 | 第184-187页 |
| 6.5 考虑液桥效应的非饱和离散元模型 | 第187-188页 |
| 6.6 非饱和多孔介质基于Voronoi胞元的孔隙液体饱和度 | 第188-190页 |
| 6.6.1 非饱和多孔介质基于Voronoi胞元的孔隙液体饱和度 | 第188页 |
| 6.6.2 双联模式液桥模型对应的最大孔隙液体饱和度 | 第188-190页 |
| 6.7 非饱和离散颗粒集合体平板压缩数值算例 | 第190-199页 |
| 6.8 小结 | 第199-200页 |
| 7 非饱和多孔介质有效应力及有效压力的介观表征 | 第200-219页 |
| 7.1 引言 | 第200-201页 |
| 7.2 非饱和多孔连续体理论 | 第201-203页 |
| 7.3 非饱和Voronoi胞元模型 | 第203-204页 |
| 7.4 非饱和多孔介质有效应力及有效压力的介观表征 | 第204-213页 |
| 7.5 各向同性非饱和多孔介质有效压力的介观表征 | 第213-217页 |
| 7.6 小结 | 第217-219页 |
| 8 程序实现 | 第219-229页 |
| 8.1 程序说明 | 第219页 |
| 8.2 模块功能 | 第219-223页 |
| 8.2.1 离散元分析程序DEM_ PLASTIC | 第219-222页 |
| 8.2.2 离散元并行程序DEM_MPI | 第222-223页 |
| 8.3 数据结构 | 第223-226页 |
| 8.4 程序流程图 | 第226-229页 |
| 9 总结与展望 | 第229-234页 |
| 9.1 总结 | 第229-231页 |
| 9.2 展望 | 第231-234页 |
| 参考文献 | 第234-247页 |
| 附录A 由代表性体积单元(RVE)的细观物理量表征宏观等价Cosserat连续体的修正偶应力 | 第247-251页 |
| 论文创新点摘要 | 第251-253页 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 | 第253-254页 |
| 致谢 | 第254-255页 |
| 作者简介 | 第255页 |
