国家自然科学基金(51278451)
- 作品数：12 被引量：33H指数：4
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- 颗粒流数值模拟在月壤岩土问题研究中的应用概况被引量：2
- 2015年
- 总结颗粒流数值模拟在月壤岩土问题研究中的应用,取得的主要成果:考虑粒间作用力及低重力的影响对月壤颗粒接触力学模型进行修正;确定模型的细观参数及其对宏观力学性质的影响;利用"Clump"命令生成颗粒簇对月壤/模拟月壤的颗粒形状进行模拟;进行月壤基本力学性质的模拟研究及其与地面土壤的对比研究;分析月面低重力场对月壤-车轮相互作用机理及牵引性能的影响;进行月壤基本岩土工程问题的模拟仿真及数值耦合分析.随着计算机技术的发展,选择合适的颗粒接触模型,考虑月壤颗粒的实际形状和低重力场等的影响,耦合其他数值模拟方法实现多尺度模拟分析是今后对月壤岩土问题进行颗粒流数值模拟研究的主要方向,也是技术难点所在.
- 林呈祥凌道盛钟世英
- 关键词：月壤离散元法颗粒流数值模拟
- 模拟月壤颗粒形状特征及其对抗剪强度影响分析被引量：4
- 2016年
- 为研究颗粒形状特征对抗剪强度的影响,对模拟月壤颗粒进行体视显微镜扫描拍照,并利用图形处理软件对各粒径组颗粒的形状特征进行量化统计.结果表明:模拟月壤颗粒的主要形状有圆形、类椭圆形、类三角形和类正方形等.利用PFC 3D软件中的"Clump"命令构造出不同形状的模拟月壤颗粒并通过三轴试验数值模型研究其抗剪强度指标值,模拟结果表明:颗粒形状对模拟月壤的抗剪强度指标值有着明显的影响,其中构造出的类椭圆体颗粒试样抗剪强度最大,而规则的球体颗粒试样的抗剪强度最小;当颗粒形状都是类三角体时,凹凸度越大,试样的抗剪强度指标值也越大.
- 林呈祥钟世英凌道盛
- 关键词：三轴压缩试验抗剪强度
- 压实黏土梁弯曲开裂性状试验研究被引量：8
- 2015年
- 裂缝的存在显著降低黏土层的防渗性能。研制了土梁弯曲试验装置,研究了不同含水率压实黏土梁张拉开裂性状,分析了裂纹扩展过程,并采用PIV技术揭示了裂纹尖端的应变局部化现象,获得了不同含水率下压实黏土的开裂应变。试验结果表明:三点弯梁拉伸区可能出现多个应变局部化区域,其中靠近跨中的一个发展为宏观裂纹;裂纹宽度随中点挠度近似呈线性增长,且受含水率影响较小;含水率对土梁开裂特性和开裂应变影响很大,随着含水率由32.6%增至37.0%,土梁断裂挠度显著增加,裂纹尖端的应变局部化区域变大,开裂应变从2.4%增大至4.1%,跨中荷载挠度曲线呈现由跳回型向跳过型变化,荷载峰值明显降低,土梁由脆性断裂逐渐转变为延性断裂。
- 凌道盛徐泽龙蔡武军王云岗
- 软着陆足垫与模拟月壤界面特性研究被引量：7
- 2013年
- 软着陆机构与模拟月壤滑移性能是影响月球探测器月面软着陆稳定性的重要因素。针对缓冲机构所用足垫材料-硬铝,通过直剪仪开展界面直剪试验,研究不同法向应力和剪切速率下不同相对密度模拟月壤和光滑铝板间的接触面变形、强度特性。试验结果表明,稍密时接触面无明显剪应力峰值,近理想弹塑性变形;密实条件下接触面破坏时呈现应变软化现象;法向压力增加接触面强度增加,接触面强度随剪切速率增加而降低,接触面摩擦角取26.8°～31.4°之间。
- 钟世英黄根清戚顺超凌道盛杨建中
- 关键词：摩擦角剪切速率相对密度
- 着陆器足垫冲击模拟月壤的数值分析被引量：4
- 2013年
- 针对竖向着陆冲击过程,开展大量的模拟月壤室内单元体试验,探讨模拟月壤材料参数的确定方法和取值范围.将着陆器按月地相似比尺简化为冲击筒体,建立着陆器足垫垂直冲击模拟月壤三维动力有限元模型,模拟分析在冲击荷载作用下的足垫轴力、速度和位移的实时动力响应,与室内模型试验结果进行对比,验证了该模型的合理性.计算表明:场地塑性区域呈形状变化的椭球,影响主要分布在2.0～3.0倍最大足垫直径深度范围内,撞击变形呈盆底形,速度响应滞后于轴力,位移响应滞后于速度.
- 凌道盛蒋祝金钟世英杨建中
- P波斜入射形成的动应力路径及影响因素分析（英文）
- 2017年
- 目的:研究P波斜入射下的地基动应力路径,探讨其影响因素和可能变化范围,为进一步研究斜入射地震波作用下场地动力响应奠定理论基础。创新点:1.从数学上证明斜入射P波在任一深度的地基中形成的应力路径在剪应力分量(偏差正应力-水平剪应力)组成的平面中为一个斜椭圆;2.分析了P波入射角、土体泊松比和单位波长深度对斜椭圆应力路径形状与大小的影响。方法:1.基于半无限弹性空间的地震波传播理论,考虑地震波在自由界面的反射,推导土体中任一深度处由P波斜入射产生的动应力,并表示成由剪应力分量组成的平面下的应力路径(公式(9))及该应力路径的特征参数表达式(公式(A12)^(A14));2.通过控制变量法,分析参数敏感性(图7、9、10和12)。结论:1.虽然证实P波斜入射引起的应力路径为斜椭圆形式,但在地基深度、入射波频率和波速的特定组合下,斜椭圆仍可从斜线一直变化到圆形,形式较为多样化;2.P波斜入射角度在30?~60?时引起的动偏应力幅最大,最大可达同等条件下其它入射角产生的动应力幅的2倍以上;3.斜入射角大于45?后,斜椭圆路径形状几乎不随入射角改变,在研究范围内以竖直扁椭圆形为主;4.土体饱和度大于70%时,泊松比的变化对土体斜椭圆路径形状影响不大,但动应力幅随泊松比增大而显著降低。
- Bo HUANGQi-qun LIDao-sheng LINGJing-wen LIUYu WANG
- 关键词：近场地震P波斜入射弹性半空间
- 对月壤静力触探实验FEM-DEM多尺度耦合的模拟研究（英文）被引量：2
- 2018年
- 月壤是原位探月工程研究的直接对象,其岩土力学性质极具研究价值。静力触探实验(CPT)是一种能够快速确定月壤岩土力学性质的技术方法。利用近期研发的一种典型耦合理论,成功获得一种耦合有限元(FEM)和离散元(DEM)的静力触探多尺度模型。利用静力触探多尺度模型对不同条件下的月壤静力触探实验进行了模拟研究,定性揭示了静力触探过程中月壤颗粒的流动情况及阻力的发展情况。同时,模拟研究了刺探速度、深度以及锥尖角度和月表低重力对月壤静力触探的影响。
- 林呈祥涂福彬凌道盛胡成宝
- 关键词：月壤探月工程
- Hansbo类有限单元法的非连续分片试验
- 2015年
- 为了研究Hansbo和Hansbo类有限单元法的数值分析精度和稳定性,基于增强有限元法,对该类有限单元法进行非连续分片试验.结果表明,采用3节点三角形数学单元的网格能够以机器精度通过分片试验,采用4节点四边形数学单元的网格一般不能以机器精度通过分片试验,且计算精度与数学单元形状和刚度矩阵积分方法有关.理论分析证明,数学单元与物理单元分离引入数学单元与物理单元母单元间的非线性坐标变换和不同于数学单元的物理单元Jacobi行列式,导致单元刚度矩阵被积函数比常规有限单元复杂,降低数值积分精度.在非连续变形区域采用三角形或平行四边形数学单元、或将含裂纹物理单元精细划分成积分子域是保证Hansbo和Hansbo类方法高精度通过非连续分片试验的合理和有效方法.
- 凌道盛石吉森张如如王云岗
- 关键词：数值积分
- 颗粒实际形状在PFC数值研究中的模拟方法被引量：2
- 2017年
- 针对颗粒实际形状在PFC数值研究中的模拟,总结4种主要模拟方法。在简要介绍PFC计算原理及其基本命令"Clump"的基础上,对每种模拟方法的主要步骤进行概述,并对比分析每种模拟方法的优缺点。研究结果表明:4种模拟方法都需要先获得颗粒的表面轮廓,然后在其表面轮廓的基础上通过一定的方式把基本颗粒单元粘结在一起从而实现对颗粒实际形状的模拟,其中以"Clump"命令应用为主。构造颗粒实际形状所用的基本颗粒单元个数越多,数值模拟的精度就越高,但相应的计算时间也就越长,选择合适的颗粒形状模拟方法是平衡模拟精度和计算效率的关键。
- 林呈祥林呈祥
- 关键词：离散元法
- 月面软着陆足垫水平拖曳模型试验装置研制
- 2013年
- 为解决月球软着陆探测器在软着陆冲击完成到着陆完全稳定过程中的滑移特性问题,研发软着陆机构水平拖曳模型试验装置.该装置有传动控制系统、拖曳筒体的汽缸和限位器装置、量测系统、模型箱系统等,用于模拟软着陆过程中不同着陆速率、足垫冲击角度以及不同着陆地点下,软着陆机构水平滑移特性测试.由传动控制系统实现设定的水平拖曳速率;拖曳筒体的汽缸和限位器装置实现压力和刺入深度,量测系统对拖曳力、轴力、拖曳速率、刺入深度为和足垫转角进行测量,模型箱系统可配制任意要求的试验基床.开展了足垫水平、刺入深度10mm的系列试验,结果表明:拖曳力与轴力呈现线性关系,两者分布与美国国家航空航天局(NASA)试验结果相似,试验装置性能可靠.
- 钟世英吴晓君蔡武军凌道盛蒋祝金王顺玉
- 关键词：软着陆模型试验量测系统
