非均质多相脆性材料的动力学特性与数值建模技术

目录 第1章 背景及概述 1 参考文献 3 第2章 非均质多相材料数值几何建模方法 5 2.1 混凝土细观力学模型研究现状 5 2.2 随机骨料模型投放算法流程 9 2.2.1 随机数的生成 9 2.2.2 骨料级配、粒径和投放区域的确定 9 2.2.3 骨料投放算法及入侵判定 10 2.2.4 随机骨料模型投放算法流程图 14 2.2.5 随机凸多边形骨料模型的生成 15 2.2.6 随机骨料模型网格划分 16 参考文献 20 第3章 混凝土本构模型选择及参数获取 22 3.1 靶板材料模型 22 3.1.1 K&C模型 22 3.1.2 HJC模型 25 3.1.3 单元的尺寸效应影响分析 26 3.1.4 模型有效性验证 29 3.2 两种材料模型数值模拟对比分析 40 3.2.1 分析工况 40 3.2.2 计算结果分析 41 3.3 本章小结 44 参考文献 44 第4章 界面参数对靶板侵彻过程的影响 46 4.1 界面处理方法 46 4.1.1 计算工况 46 4.1.2 计算结果分析 48 4.2 界面参数对侵彻的影响 54 4.2.1 M-ITZ界面参数 54 4.2.2 M-CON界面参数 57 4.3 本章小结 59 参考文献 59 第5章 基于细观模型的刚性弹正侵彻混凝土靶的弹道偏转分析 61 5.1 均质模型与细观模型对比 62 5.1.1 数值模拟靶板尺寸 62 5.1.2 刚性弹正侵彻偏转影响因素分析 63 5.2 混凝土/弹体参数对偏转影响分析 67 5.2.1 数值实验设计 67 5.2.2 计算方案和材料参数 68 5.2.3 数值计算结果与分析 70 5.2.4 弹径/骨料粒径比和侵彻速度对正侵彻弹体偏转角度的影响分析 83 5.2.5 长径比对刚性弹正侵彻混凝土弹道偏转的影响分析 85 5.2.6 弹头形状对弹体正侵彻细观混凝土弹道偏转的影响分析 86 5.3 本章小结 89 参考文献 89 第6章 砂卵石土几何模型构建 91 6.1 随机颗粒模型的建立 91 6.1.1 半径膨胀法 92 6.1.2 随机球形颗粒模型的建立 93 6.1.3 随机多面体颗粒模型的建立 97 6.1.4 随机多面体颗粒模型中级配的修正 101 6.2 本章小结 104 参考文献 104 第7章 砂卵石土本构模型的选取及细观参数的获取 105 7.1 砂卵石土本构模型 105 7.2 砂卵石土细观力学参数的获取方法 108 7.2.1 砂卵石土室内直剪实验 108 7.2.2 砂卵石土原位拉拔实验方法 112 7.2.3 砂卵石土直剪实验数值模拟的建立及初始条件的定义 116 7.2.4 直剪实验数值模拟结果分析 118 7.2.5 砂卵石细观力学参数的标定过程 124 7.3 砂卵石土细观力学参数的适用性验证 128 7.4 本章小结 129 参考文献 130 第8章 基于离散元法砂卵石土侵彻效应分析 132 8.1 离散元法侵彻模型和算法的有效性验证 132 8.1.1 Hanchak侵彻实验简介 132 8.1.2 离散元法中混凝土细观参数的取值 133 8.1.3 Hanchak侵彻混凝土靶板颗粒离散元法分析 135 8.2 砂卵石土侵彻实验 137 8.2.1 砂卵石土级配 137 8.2.2 靶体边界设计 137 8.2.3 试件尺寸设计 138 8.2.4 砂卵石侵彻实验工况设计 138 8.2.5 实验结果 139 8.3 砂卵石土侵彻数值模拟分析 147 8.3.1 砂卵石土侵彻数值模型的建立 147 8.3.2 砂卵石土侵彻数值模拟分析 149 8.3.3 砂卵石土颗粒级配对侵彻特性的影响 153 8.3.4 砂卵石土内部微压对侵彻特性的影响 160 8.4 本章小结 163 参考文献 163 彩图 165