基于细观力学的仿真研究及其应用

王娟、李惠霞、邓宇著的《基于细观力学的仿真研究及其应用》介绍了基于有限元方法和离散元方法的细观数值仿真实现过程，总结了作者近年来在混凝土、沥青混合料和冰凌材料方面的细观数值仿真研究成果，讨论了细观力学方法在复合材料的力学性能研究中的应用。主要内容包括：(1)细观力学基本理论概述；(2)基于有限元方法的混凝土强度细观数值仿真；(3)基于离散元方法的沥青混合料细观数值仿真及材料设计；(4)细观力学及细观数值仿真方法在冰凌研究中的应用。

　　本书可供高等工科学校水利、土木、交通类专业本科、研究生及相关专业的研究人员和工程技术人品参考。

王娟、李惠霞、邓宇

第1章  绪论

  1.1  材料细观力学

  1.2  基于细观力学的有效模量预测理论

    1.2.1  Eshelby等效夹杂理论

    1.2.2  自洽理论 

    1.2.3  复合材料有效弹性模量上、下限方法 

    1.2.4  微分法

    1.2.5  MoriTanaka的后应力分析法  

    1.2.6  其他方法 

  1.3  基于细观力学的数值仿真方法

    1.3.1  有限单元方法 

    1.3.2  离散元方法

    1.3.3  细观数值计算模型  

  1.4  本书的框架

  参考文献

第2章  混凝土数值样本细观结构均匀陛研究

  2.1  研究背景

  2.2  混凝土的细观结构

    2.2.1粗骨料的投放

    2.2.2  混凝土的细观结构变量

  2.3  几何样本细观结构均匀性的定义

  2.4  几何样本均匀性的确定方法 

    2.4.1  几何样本细观结构特征的数值化 

    2.4.2  样本存储精度对细观结构变量的影响 

    2.4.3  几何样本均匀性的确定流程

  2.5  混凝土几何样本均匀性的研究

    2.5.1  几何样本的离散性分析

    2.5.2  几何样本整体相似性尺寸的确定  

    2.5.3  几何样本均匀性的尺寸

  2.6  混凝土几何样本均匀尺寸的讨论

    2.6.1  整体样本尺寸的影响

    2.6.2  骨料级配对均匀性尺寸的影响

    2.6.3  骨料体积含量对几何均匀性尺寸的影响

  2.7  结论

  参考文献

第3章  混凝土强度二维细观数值仿真

  3.1概述

    3.1.1  混凝土力学性能的研究层次

    3.1.2  混凝土细观力学性能的研究方法

  3.2  考虑初始缺陷的混凝土强度二维计算模型 

    3.2.1  考虑初始缺陷的混凝土细观结构 

    3.2.2  本构关系和破坏准则

    3.2.3  细观计算参数的确定

    3.2.4  计算过程

  3.3  混凝土单轴抗拉强度模拟

    3.3.1  细观计算参数选择  

    3.3.2  单轴加载破坏模式  

    3.3.3  破坏过程及强度

  3.4  界面结构对混凝土抗拉强度的影响

    3.4.1  界面厚度对混凝土抗拉强度的影响

    3.4.2  界面初始缺陷位置对混凝土抗拉强度的影响

    3.4.3  界面初始缺陷含量对混凝土抗拉强度的影响

  3.5  界面力学性能参数对混凝土抗拉强度的影响

    3.5.1  界面抗拉强度对混凝土抗拉强度的影响

    3.5.2  界面弹性模量对混凝土抗拉强度的影响

  3.6  本章  小结

  参考文献

第4章  混凝土强度三维细观数值仿真

  4.1  概述

  4.2  混凝土三维随机缺陷界面弹簧元模型的建立

    4.2.1  混凝土细观结构有限元网格的生成

    4.2.2  界面缺陷的随机分布

    4.2.3  本构关系和破坏准则

    4.2.4  计算过程

    4.2.5  细观计算模型参数的确定

    4.2.6  细观计算模型随机性及尺寸敏感性分析

  4.3  混凝土单轴强度试验的数值仿真

    4.3.1  计算参数

    4.3.2  单轴加载破坏模式

    4.3.3  混凝土单轴强度模拟结果

  4.4  混凝土双轴强度试验的数值仿真分析

    4.4.1  研究背景

    4.4.2  加载方式和双轴破坏模式

    4.4.3  混凝土双轴强度的模拟结果

  4.5  本章  小结

  参考文献

第5章  基于离散元方法的细观力学仿真

  5.1  离散元方法简介

    5.1.1  PFC20基本原理

    5.1.2  PFC20中的接触模型

    5.1.3  PFC20其他

  5.2  基于离散元数值模型的细观力学虚拟试验

    5.2.1  级配的转化(三维到二维)   

    5.2.2  数字试样制备流程 

    5.2.3  接触模型 

    5.2.4  微观参数的确定 

    5.2.5  时温等效原理 

  5.3  小结 

  参考文献

第6章  细观力学在沥青混合料材料设计中的应用 

  6.1  沥青混合料力学性能研究现状 

  6.2  沥青混合料细观力学数值模拟研究 

    6.2.1  宏观参数和微观参数的选取 

  6.3  基于单轴蠕变虚拟试验沥青混合料细观力学特性

    6.3.1  沥青砂和沥青}昆合料蠕变曲线的对比 

    6.3.2  轴向应变分析 

    6.3.3  微观接触力 

  6.4  基于细观力学和宏观性能的沥青混合料材料设计研究

    6.4.1  宏观性能试验

    6.4.2  细观力学和宏观性能结合下的配合比设计研究

  6.5  小结

  参考文献 

第7章  细观力学在河流冰凌研究中的应用 

  7.1  细观冰力学的研究现状

    7.1.1  细观冰力学的理论研究

    7.1.2  细观冰力学的试验研究

    7.1.3  细观冰力学的模拟研究

  7.2  冰的基本物理力学性能 

    7.2.1  冰的物理力学特性 

    7.2.2  冰的晶体结构特征 

  7.3  冰体压缩破坏的细观数值仿真

    7.3.1  冰体损伤断裂的细观模型

    7.3.2  冰体细观结构图形代表体

    7.3.3  裂纹成核模型 

    7.3.4  裂纹相互作用破坏模型

  7.4  小结

参考文献