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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　顆粒材料是由大量離散顆粒構(gòu)成的無序體系，在工業(yè)生產(chǎn)與自然界中廣泛存在，在外界作用下，可以類似固體保持穩(wěn)定，也可類似流體發(fā)生流動(dòng)。本書從離散角度嘗試分析顆粒材料復(fù)雜力學(xué)行為的物理本征，探究其流態(tài)轉(zhuǎn)變的結(jié)構(gòu)起源；從工程角度，將顆粒材料連續(xù)化處理，研究適合顆粒材料大變形問題的數(shù)值方法與其程序構(gòu)建。顆粒材料是由大量離散顆粒構(gòu)成的無序體系，在工業(yè)生產(chǎn)與自然界中廣泛存在，在外界作用下，可以類似固體保持穩(wěn)定，也可類似流體發(fā)生流動(dòng)。本書從離散角度嘗試分析顆粒材料復(fù)雜力學(xué)行為的物理本征，探究其流態(tài)轉(zhuǎn)變的結(jié)構(gòu)起源；從工程角度，將顆粒材料連續(xù)化處理，研究適合顆粒材料大變形問題的數(shù)值方法與其程序構(gòu)建。

作者簡(jiǎn)介

　　劉傳奇，男，普林斯頓大學(xué)土木與環(huán)境系博士后，先后畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）工程力學(xué)系（學(xué)士、碩士）與清華大學(xué)水利系（博士），已發(fā)表論文十余篇，曾獲山東省優(yōu)秀畢業(yè)生、北京市優(yōu)秀畢業(yè)生等稱號(hào)。主要研究領(lǐng)域包括顆粒材料多相/多尺度分析，巖土工程中的數(shù)值方法（無網(wǎng)格法、擴(kuò)展有限元法等），側(cè)重于理解與揭示顆粒材料復(fù)雜力學(xué)行為的物理本征，基于完備的數(shù)學(xué)表達(dá)，探討與拓展巖土數(shù)值方法的適用性。

圖書目錄

第1章緒論 1
1.1 研究問題與意義 2
1.2 研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 與顆粒流態(tài)相關(guān)的理論基礎(chǔ) 3
1.2.2 顆粒材料介觀結(jié)構(gòu) 8
1.2.3 顆粒介質(zhì)模擬方法 15
1.3 主要研究?jī)?nèi)容 18
第2章顆粒流介尺度分析 19
2.1 離散元算法與流動(dòng)模型的構(gòu)建 20
2.1.1 運(yùn)動(dòng)控制與接觸本構(gòu) 20
2.1.2 流動(dòng)模型的構(gòu)建 22
2.1.3 數(shù)值模型驗(yàn)證 24
2.2 不同流態(tài)下動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)比 28
2.2.1 力鏈網(wǎng)絡(luò) 28
2.2.2 速度分布 30
2.2.3 能量特性 31
2.3 特定流態(tài)下剪切過程結(jié)構(gòu)量的時(shí)空演化 34
2.3.1 剖分格式與研究過程 34
2.3.2 拓?fù)渑c幾何結(jié)構(gòu)量 37
2.3.3 多邊對(duì)稱結(jié)構(gòu)量 40
2.3.4 結(jié)構(gòu)單元概念的提出 44
2.4 本章小結(jié) 46
第3章物質(zhì)點(diǎn)法算法核心 47
3.1 控制方程 48
3.2 廣義插值物質(zhì)點(diǎn)法 50
3.2.1 離散格式 51
3.2.2 數(shù)值噪聲 53
3.2.3 權(quán)函數(shù)的構(gòu)建 55
3.3 接觸算法 56
3.3.1 基本原理 56
3.3.2 算法改進(jìn) 58
3.3.3 接觸算例與分析 59
3.4 物質(zhì)點(diǎn)信息更新 60
3.4.1 位移與動(dòng)量更新 60
3.4.2 應(yīng)變與應(yīng)力更新 63
3.4.3 求解流程 63
3.5 本章小結(jié) 67
第4章物質(zhì)點(diǎn)法在單相顆粒介質(zhì)中的應(yīng)用 68
4.1 物質(zhì)點(diǎn)法模擬黏質(zhì)邊坡滑動(dòng)與顆粒介質(zhì)流動(dòng) 68
4.1.1 本構(gòu)關(guān)系 68
4.1.2 黏質(zhì)邊坡滑動(dòng) 70
4.1.3 無黏顆粒流動(dòng) 72
4.2 物質(zhì)點(diǎn)法與塊體離散元法模擬顆粒沖擊 74
4.2.1 顆粒沖擊木塊的物理模型與物質(zhì)點(diǎn)法模擬結(jié)果 75
4.2.2 可變形塊體離散元法 77
4.2.3 塊體離散元法接觸算法的驗(yàn)證 79
4.2.4 塊體離散元法與物質(zhì)點(diǎn)法耦合模擬沖擊問題 82
4.3 物質(zhì)點(diǎn)法與顆粒離散元法多尺度建模 84
4.3.1 基本框架 86
4.3.2 多尺度建模關(guān)鍵點(diǎn) 87
4.3.3 沙堆倒塌算例 90
4.3.4 物質(zhì)點(diǎn)法與離散元法多尺度建模方法的討論 92
4.4 本章小結(jié) 94
第5章物質(zhì)點(diǎn)法在兩相顆粒介質(zhì)中的應(yīng)用 95
5.1 多孔介質(zhì)理論 95
5.1.1 基本概念 95
5.1.2 控制方程 99
5.2 等溫過程下兩相物質(zhì)點(diǎn)法理論 102
5.2.1 基本假定與符號(hào)約定 103
5.2.2 控制方程 104
5.2.3 空間離散格式 105
5.2.4 時(shí)間迭代格式 106
5.2.5 主要物理量更新格式 108
5.2.6 編程步驟 110
5.2.7 一維固結(jié)理論驗(yàn)證 111
5.3 飽和沙堆滑動(dòng)的物理實(shí)驗(yàn) 113
5.4 飽和沙堆滑動(dòng)的模擬結(jié)果 115
5.5 本章小結(jié) 119
第6章結(jié)論與展望 120
參考文獻(xiàn) 123
附錄 A 自由基剖分平面證明與性質(zhì) 137
附錄 B 兩相物質(zhì)點(diǎn)法空間離散格式的推導(dǎo) 140
致謝 144