| 摘要 | 第6-9页 |
| ABSTRACT | 第9-12页 |
| 主要符号表 | 第18-21页 |
| 第一章 绪论 | 第21-43页 |
| 1.1 研究背景与意义 | 第21-23页 |
| 1.2 颗粒材料临界状态的研究进展 | 第23-41页 |
| 1.2.1 颗粒材料的临界状态 | 第23-28页 |
| 1.2.2 临界状态的影响因素 | 第28-31页 |
| 1.2.3 颗粒级配对临界状态的影响 | 第31-37页 |
| 1.2.4 颗粒级配相关的本构模型研究 | 第37-38页 |
| 1.2.5 临界状态宏细观的统一 | 第38-41页 |
| 1.3 本文主要研究内容 | 第41-42页 |
| 1.4 本文创新点 | 第42-43页 |
| 第二章 颗粒材料级配相关的力学特性室内试验研究 | 第43-76页 |
| 2.1 引言 | 第43页 |
| 2.2 颗粒形状分析 | 第43-45页 |
| 2.3 实验过程 | 第45-55页 |
| 2.3.1 实验设备 | 第45-46页 |
| 2.3.2 试样制备 | 第46-51页 |
| 2.3.3 颗粒级配和基本物理指标 | 第51-53页 |
| 2.3.4 加载方案和材料的破碎评估 | 第53页 |
| 2.3.5 玻璃球实验数据的粘滑现象及处理 | 第53-55页 |
| 2.4 实验结果分析 | 第55-75页 |
| 2.4.1 各向同性压缩固结特性 | 第55-56页 |
| 2.4.2 颗粒级配对颗粒材料应力应变响应的影响 | 第56-63页 |
| 2.4.3 颗粒材料临界状态影响因素评估 | 第63-69页 |
| 2.4.4 平行级配对材料临界状态的影响 | 第69-72页 |
| 2.4.5 颗粒级配对材料临界状态的影响 | 第72-75页 |
| 2.5 本章小结 | 第75-76页 |
| 第三章 颗粒材料级配相关力学特性的数值试验分析 | 第76-100页 |
| 3.1 引言 | 第76页 |
| 3.2 颗粒流基本理论 | 第76-79页 |
| 3.2.1 基本理论 | 第76-77页 |
| 3.2.2 基本假定 | 第77页 |
| 3.2.3 接触本构 | 第77-79页 |
| 3.3 颗粒材料级配相关力学特性模拟方案设计 | 第79-83页 |
| 3.3.1 颗粒级配配置方案 | 第79-81页 |
| 3.3.2 颗粒材料试样的制备 | 第81页 |
| 3.3.3 计算参数监测及控制 | 第81-82页 |
| 3.3.4 不同应力路径数值试验的实现 | 第82-83页 |
| 3.4 若干DEM模拟问题讨论 | 第83-90页 |
| 3.4.1 颗粒数量 | 第83-85页 |
| 3.4.2 样本的变异性 | 第85页 |
| 3.4.3 加载速率的影响 | 第85-88页 |
| 3.4.4 潜在应变局部化 | 第88-90页 |
| 3.5 加载条件对颗粒材料力学响应的影响 | 第90-94页 |
| 3.5.1 初始孔隙比的影响 | 第90-91页 |
| 3.5.2 围压的影响 | 第91-93页 |
| 3.5.3 应力路径的影响 | 第93-94页 |
| 3.6 颗粒级配对材料力学响应的影响 | 第94-97页 |
| 3.7 颗粒材料的级配相关临界状态线 | 第97-99页 |
| 3.8 本章小结 | 第99-100页 |
| 第四章 颗粒材料级配相关的力学特性细观机理 | 第100-135页 |
| 4.1 引言 | 第100-101页 |
| 4.2 颗粒材料的细观表征 | 第101-108页 |
| 4.2.1 配位数及平均配位数 | 第101-102页 |
| 4.2.2 组构及接触力 | 第102-105页 |
| 4.2.3 应力-组构-接触力相关关系 | 第105-108页 |
| 4.3 颗粒材料细观力学特征 | 第108-127页 |
| 4.3.1 配位数分布 | 第108-112页 |
| 4.3.2 级配相关平均配位数的演化规律 | 第112-115页 |
| 4.3.3 接触法向和接触力分布 | 第115-119页 |
| 4.3.4 接触力概率分布 | 第119-123页 |
| 4.3.5 细观组构各向异性演化 | 第123-127页 |
| 4.4 级配相关临界状态力学特性的细观机理 | 第127-133页 |
| 4.4.1 级配相关宏细观临界状态线 | 第127-129页 |
| 4.4.2 不同颗粒级配材料临界状态下各向异性的统一 | 第129-133页 |
| 4.5 本章小结 | 第133-135页 |
| 第五章 颗粒材料级配相关的力学特性本构模型研究 | 第135-190页 |
| 5.1 引言 | 第135-136页 |
| 5.2 弹塑性本构的基本数值框架 | 第136-140页 |
| 5.2.1 增量方程 | 第136-138页 |
| 5.2.2 隐式积分方法:单步向后欧拉法 | 第138-140页 |
| 5.3 级配相关力学特性的弹塑性本构模型 | 第140-146页 |
| 5.3.1 弹性行为 | 第140-141页 |
| 5.3.2 屈服函数 | 第141页 |
| 5.3.3 塑性势函数 | 第141-143页 |
| 5.3.4 硬化法则 | 第143-144页 |
| 5.3.5 塑性因子dλ 的推导 | 第144-145页 |
| 5.3.6 级配相关临界状态线 | 第145-146页 |
| 5.4 本构模型参数确定及验证 | 第146-158页 |
| 5.4.1 参数确定 | 第146-152页 |
| 5.4.2 Hostun砂试验验证 | 第152-157页 |
| 5.4.3 DEM试验验证 | 第157-158页 |
| 5.5 级配相关的本构模型比较 | 第158-170页 |
| 5.5.1 模型Model-Ig概要 | 第158-160页 |
| 5.5.2 模型Model-Ig的临界状态参数 | 第160-167页 |
| 5.5.3 模型模拟三轴剪切实验的结果 | 第167-169页 |
| 5.5.4 级配相关本构模型讨论 | 第169-170页 |
| 5.6 基于级配指标的颗粒材料力学描述 | 第170-184页 |
| 5.6.1 颗粒级配指标 | 第171-175页 |
| 5.6.2 应力应变响应的级配指标描述 | 第175-178页 |
| 5.6.3 临界状态的级配描述 | 第178-180页 |
| 5.6.4 新颗粒级配指标的提出 | 第180-184页 |
| 5.7 级配相关的本构模型改进与预测 | 第184-188页 |
| 5.7.1 基于新级配指标的临界状态线/面 | 第184-186页 |
| 5.7.2 改进本构模型的预测 | 第186-188页 |
| 5.8 本章小结 | 第188-190页 |
| 第六章 有限元二次开发及简单验证 | 第190-210页 |
| 6.1 引言 | 第190页 |
| 6.2 基于塑性功的破碎机制 | 第190-191页 |
| 6.3 有限元本构开发 | 第191-195页 |
| 6.3.1 Abaqus软件介绍 | 第191-192页 |
| 6.3.2 UMAT子程序 | 第192-195页 |
| 6.4 室内试验验证 | 第195-198页 |
| 6.5 浅基础承载力模拟 | 第198-209页 |
| 6.5.1 计算模型及方案 | 第198-199页 |
| 6.5.2 计算结果分析 | 第199-209页 |
| 6.6 本章小结 | 第209-210页 |
| 第七章 全文总结 | 第210-214页 |
| 7.1 主要结论 | 第210-212页 |
| 7.2 研究展望 | 第212-214页 |
| 参考文献 | 第214-229页 |
| CT扫描实验详细结果(附录 1) | 第229-231页 |
| 详细室内实验数据(附录 2) | 第231-240页 |
| 致谢 | 第240-242页 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 | 第242-244页 |