拆除爆破研究中数值分析方法的比较与选择

概述了数值分析法的分类。介绍了平面杆系有限元法、离散元法、数值流形法和不连续变形分析等几种数值分析方法。简单地讨论了平面杆系有限元法的分析步骤以及在拆除爆破中适于解决的问题 ;同时叙述了流形分析中采用的有限覆盖技术。通过分析和比较这几种方法在拆除爆破研究中的应用 ,作者认为 ,当前应用传统的有限元法进行爆破理论研究或拆除爆破模拟存在一些困难 ;离散元法用于拆除爆破理论的研究是可行的 ;不连续变形分析法对于拆除爆破模拟研究是一种具有良好前景的数值方法     

建筑物拆除爆破数值模拟方法的研究

通过总结文献资料,提出了基于平面杆系有限元和DDA的建筑物拆除爆破数值模拟系统,探讨了数值模型的建立方法和在建筑物拆除爆破模拟方面的应用。     

拆除爆破数值模拟研究进展

评述了数值模拟技术在拆除爆破中应用的重要性,回顾了拆除爆破数值模拟的主要方法,论述了各种方法的优缺点。结合工程应用实例介绍了笔者及团队研发的离散元框架内的网格实体模型。分析了当前拆除爆破数值模拟技术存在的主要问题,对拆除爆破数值模拟技术的进一步发展进行了展望。     

颗粒流的离散元法模拟及其进展

颗粒流问题是众多工农业生产领域中的常见问题,然而人们至今对颗粒流机理认识不深。目前一种基于离散元的数值模拟方法被用以模拟和分析颗粒流问题,研究实践表明该方法是散体力学分析的一种有效的工具。本文介绍了颗粒流研究的背景以及离散元法的发展过程,概述了颗粒流动力学研究的动理论模型和摩擦塑性模型,综述了离散元法的理论和各种颗粒作用模型及其在粉体工程领域的应用,讨论了颗粒流研究的主要困难和离散元法发展中亟待解决的问题。     

高架桥爆破拆除倒塌过程数值模拟研究

采用数值模拟方法对建筑物倒塌过程的研究不仅可以体现倒塌过程的力学本质,而且还可对倒塌过程进行结果预测或对建筑物的倒塌过程进行再现,反映建筑物的倒塌破坏规律.以某高架桥为例,分析和探讨了拆除爆破中高架桥倒塌数值模型的建立方法,采用有限元软件LS-DYNA对高架桥的倒塌过程及桥体解体破碎情况进行了数值模拟,为有限元法在高架桥结构爆破拆除数值模拟中的实际应用提供理论依据和技术支持.     

数值流形方法用于岩石爆破数值计算的可行性浅析

数值流形方法是一种新的可综合用于求解连续与非连续介质力学的数值计算方法,通过对该方法的基本理论与求解思想的分析表明,该方法应用在岩石爆破数值模拟中是一个可行的数值分析方法,并对其在实际应用中应注意和需要解决的问题进行了分析,对其应用于实际具有参考作用.     

用基于流形元的子域奇异边界元法模拟重力坝的地震破坏

本文提出了用流形无法和子域奇异边界元法相结合模拟结构地震响应及地震破坏的方法。流形元法的独特的网格及接触的处理方式,使该方法不仅可以象有限元法那样精确地分析结构的变形和应力,还可以象ＤＤＡ、ＤＥＭ等不连续分析方法那样模拟不连续面的接触和块体的运动．本文将Ｎｅｗｍａｒｋ法引入流形无法,使得该方法可以直接用来分析动力学问题。与作者提出的子域奇异边界元法相结合,可以模拟裂缝沿任意方向扩展及结构的地震破坏问题。对Ｋｏｙｎａ重力坝进行了地震破坏模拟分析,很好地再现了该坝的破坏过程,模拟破坏形式及裂缝出现的位置与实际调查结果、实验结果及其他学者用模糊裂缝模型得到的破坏结果吻合良好。     

基于离散单元法的群楼拆除爆破仿真模拟

基于青岛开发区一商场爆破工程,利用颗粒离散元法建立离散元网格实体模型,用多面体离散元法模拟分析拆除爆破中建筑物的倒塌过程。研发的网格实体模型详细模拟了建筑物从结构局部失稳到整体完全倒塌的整个过程,确定了爆堆轮廓线和爆堆尺寸,直观给出了爆破设计的效果。触地振动、冲击力变化分析结果表明:所给出的爆破方案可达到预期拆除爆破的效果,触地振动符合《爆破安全规程》要求;该模型可优化爆破设计,指导爆破施工,为建筑物拆除爆破的灾害预测与安全评估提供理论依据。     

基于离散单元法的群楼拆除爆破仿真模拟

基于青岛开发区一商场爆破工程,利用颗粒离散元法建立离散元网格实体模型,用多面体离散元法模拟分析拆除爆破中建筑物的倒塌过程。研发的网格实体模型详细模拟了建筑物从结构局部失稳到整体完全倒塌的整个过程,确定了爆堆轮廓线和爆堆尺寸,直观给出了爆破设计的效果。触地振动、冲击力变化分析结果表明:所给出的爆破方案可达到预期拆除爆破的效果,触地振动符合《爆破安全规程》要求;该模型可优化爆破设计,指导爆破施工,为建筑物拆除爆破的灾害预测与安全评估提供理论依据。     

岩石冲击破坏的流形元与有限元模拟对比分析

流形元是新出现的一种被较为广泛地应用于材料破坏模拟的数值分析方法。为了验证该方法在材料破坏模拟中的有效性,分别利用流形元与有限元两种不同的数值方法对岩石冲击破坏过程进行了模拟分析。模拟结果表明,流形元法对材料破坏的模拟结果更符合实际情况,这主要是由于该方法采用了两种不同的覆盖系统——数学覆盖和物理覆盖,并引入能够客观反映材料裂纹的产生与扩展准则,以及相应的块体运动理论。流形元的出现有望对材料破坏模拟开创出一条新的途径。     

多柔性体系统动力学的有限元方法(MUFEM)

本文探讨多柔性体系统动力学的一种新的数值仿真方法一多体有限元方法（MultibodyFiniteElementMethod,MUFEM）。MUFEM以有限元方法为基础,综合区域分解法（DDM）和非连续体变形分析方法（DDA）的主要优点。MUFEM的主要特点是：1）构造边界网格描述系统动态变化的拓扑几何关系;2）采用FEM模型和类似子结构的方法分析多柔性体系统的动力学特性;3）各子块之间可能接触边界的非连续性用Lagrange乘子处理;4）摩擦接触问题用非线性数学规划方法求解。算例表明,MUFEM能很好模拟多柔性体系统的运动以及相互之间的作用,有良好的发展前景。     

钢筋混凝土烟囱定向爆破参数与效果的DDA模拟

通过一座钢筋混凝土烟囱双向折叠拆除爆破实例的DDA模拟计算表明,在倾倒过程和爆破效果等方面,模拟计算结果与实际爆破具有很好的相似性。证明了运用DDA程序对钢筋混凝土烟囱定向爆破参数与爆破效果的关系进行数值模拟,可得到比较合理的爆破参数,从而可进行爆破效果的爆前预测,对爆破设计、施工和安全防护等具有指导意义。     

钢筋混凝土烟囱定向爆破参数与效果的DDA模拟

通过一座钢筋混凝土烟囱双向折叠拆除爆破实例的DDA模拟计算表明,在倾倒过程和爆破效果等方面,模拟计算结果与实际爆破具有很好的相似性。证明了运用DDA程序对钢筋混凝土烟囱定向爆破参数与爆破效果的关系进行数值模拟,可得到比较合理的爆破参数,从而可进行爆破效果的爆前预测,对爆破设计、施工和安全防护等具有指导意义。     

三维离散元与壳体有限元耦合的时空多尺度方法

壳体结构的局部失效及其对整体结构稳定性影响涉及到跨宏细观多尺度力学问题。该文推导出元/网格动量传递的多尺度算法,建立了三维离散元与壳体有限元耦合的时空多尺度数值计算方法。通过激光辐照下充内压圆柱壳局部失效算例的数值模拟,验证该多尺度方法能够完善地并行实现时间多尺度与空间多尺度计算,不仅能够准确模拟壳体结构局部细观非均匀演化及其对整体结构的影响,而且计算时间很少,有效地发挥了时空多尺度模拟高效率优势。     

Comprehensive numerical modelling of the hot isostatic pressing of Ti-6Al-4V powder: From filling to consolidation

Hot Isostatic Pressing (HIP) is a manufacturing process for production of near-net-shape components, where models based on Finite Element Method (FEM) are generally used for reducing the expensive experimental trials for canister design. Researches up to date implement in the simulation a uniform powder relative density distribution prior HIPping. However, it has been experimentally observed that the powder distribution is inhomogeneous after filling, leading to a non-uniform tool shrinkage. In this study a comprehensive numerical model for HIPping of Ti-6Al-4V powder is developed to improve model prediction by simulating powder filling and pre-consolidation by means of a two-dimensional Discrete Element Method (DEM). Particles’ dimension has been scaled up in order to reduce the computational cost of the analysis. An analytical model has been developed to calculate the relative density distribution from powder particle distribution provided by DEM, which is then passed in information to a three-dimensional FEM implementing the Abouaf and co-workers model for simulating powder densification during HIPping. Results obtained implementing the initial relative density distribution calculated from DEM are compared with those obtained considering a uniform relative density distribution over the powder domain (classic approach) at the beginning of the analysis. Experimental work has been carried out for validating the DEM (filling) and FEM (HIP) model. Comparison between experimental and numerical results shows the ability of the DEM model to represent the powder flow during filling and pre-consolidation, providing also a reliable values of the relative density distribution. It also highlights that taking into account the non-uniform powder distribution inside the canister prior HIP is vital to improve numerical results and produce near-net-shape components.     

A multiscale DEM-FEM approach to investigate the tire–pavement friction

Abstract

Fundamental understandings of the pavement-tire friction are vital to improve the design of asphalt pavements. Most of the current research on pavement-tire friction is based on Finite Element Method (FEM), which is relatively complex and difficult to simulate the discontinuity during friction. To overcome the limitations, in this paper, the pavement–tire friction process is investigated using a coupled Multi-scale Discrete Element Method (DEM) – FEM approach. The benefit of such a multiscale method is that DEM has the advantage of simulating the discontinuity behaviour during friction, and FEM is good at simulating the continuum material with low computation consumption. The multi-scale approach provides an innovative and promising approach to simulate the tire-pavement friction behaviour.