Burger模型及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种Burger模型及其应用，Burger模型用于对第一粗粒土颗粒和实体的长时间接触进行模拟，实体为刚性墙或与第一粗粒土颗粒材性相同的第二粗粒土颗粒，Burger模型包括：使摩擦系数取极值1.0；将拉力开关设为1；使Burger模型中Kelvin体模型的4个离散元非线性接触流变模型参数无穷大；使Burger模型中MAXWELL体模型的4个离散元非线性接触流变模型参数分别为1个表达式，计算科学准确。

Burger model and its application

【技术实现步骤摘要】
Burger模型及其应用
本专利技术属于岩土工程
，具体来说涉及一种Burger模型及其应用。
技术介绍
离散元程序PFC3D(ParticleFlowCodeinThreeDimensions)中对于无粘性散粒材料提供的非线性接触模型——修正H-M模型(SimplifiedHertz-Mindlincontactmodel)，其法向力与法向位移关系为曲线，但是法向割线刚度大约总是其法向切线刚度的1.5倍，即曲线的弯曲程度是恒定的，因此决定了只有在小应变和受压为主的条件下才能较为准确的应用。若要使通过试验得到的颗粒间接触性质能够在PFC3D中得以实现，利用现有的接触本构模型难以实现，必须对其程序进行二次开发。另外利用PFC3D中的内置Burger模型，其中的Maxwell体模型(M体)是最基本的元件组合流变模型之一(内置Burger模型元件示意图如图3所示)，它是包括串联而成的一个弹簧(Hooke体，简称H体)和一个粘壶(Newton体，简称N体)两个基本元件(上述两个基本元件示意图如图4所示)，两元件上所受荷载相等，位移等于各元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Burger模型，Burger模型用于对第一粗粒土颗粒和实体的长时间接触进行模拟，实体为刚性墙或与第一粗粒土颗粒材性相同的第二粗粒土颗粒，其特征在于，Burger模型包括：/n使摩擦系数取极值1.0；/n将拉力开关设为1；/n使Burger模型中Kelvin体模型的4个离散元非线性接触流变模型参数无穷大；/n使Burger模型中MAXWELL体模型的4个离散元非线性接触流变模型参数为：/nH体法向弹簧刚度K

【技术特征摘要】
1.一种Burger模型，Burger模型用于对第一粗粒土颗粒和实体的长时间接触进行模拟，实体为刚性墙或与第一粗粒土颗粒材性相同的第二粗粒土颗粒，其特征在于，Burger模型包括：
使摩擦系数取极值1.0；
将拉力开关设为1；
使Burger模型中Kelvin体模型的4个离散元非线性接触流变模型参数无穷大；
使Burger模型中MAXWELL体模型的4个离散元非线性接触流变模型参数为：
H体法向弹簧刚度Kn：



Un0为MAXWELL体模型以法向的荷载施加方向荷载施加至目标荷载Fnn时刻的法向位移值，单位为mm；a、b均为第一粗粒土颗粒和实体间法向接触法向力-法向位移关系曲线拟合后获得公式的拟合常数；
N体法向粘滞系数Cn：
Cn＝Kn/[m1·(t+1)m1-1](3)
m1为第一粗粒土颗粒在荷载为Fnn的条件下以法向的荷载施加方向进行第一粗粒土颗粒和实体间长时间接触实验获得位移-时间关系曲线拟合后公式中的常数，t为时间，单位为h；以法向的荷载施加方向进行第一粗粒土颗粒和实体间长时间接触实验的操作为：利用双轴流变仪将1块第一粗粒土颗粒和一块实体在荷载为Fnn的条件下以法向的荷载施加方向进行长时间接触，得到该第一粗粒土颗粒和实体接触间的位移-时间关系曲线，对位移-时间关系曲线进行拟合，得到：
S1＝S01·(t+1)m1(3.1)
S1为第一粗粒土颗粒的法向位移，单位为mm，t为时间，单位为h，S01是荷载施加至目标荷载Fnn时刻第一粗粒土颗粒的法向位移值，单位为mm；m1为拟合常数；
H体切向弹簧刚度Ks：



Us0为MAXWELL体模型以法向结合切向的荷载施加方向荷载施加至目标荷载时刻的切向位移值，单位为mm，MAXWELL体模型以法向结合切向荷载施加方向的法向的荷载为Fsn，单位为kN，MAXWELL体模型以法向结合切向荷载施加方向的切向的荷载为Fss，单位为kN；d、e和f均为第一粗粒土颗粒在切向荷载为Fss、法向荷载为Fsn的条件下第一粗粒土颗粒和实体间切向接触切向力-切向位移关系曲线拟合后获得公式的拟合常数；
N体切向粘滞系数Cs：
Cs＝Fss/[Us0·m2·(t+1)m2-1](5)
m2为第一粗粒土颗粒以法向结合切向的荷载施加方向进行第一粗粒土颗粒和实体间长时间接触实验获得位移-时间关系曲线拟合后公式中的常数，其中，切向的荷载为Fss、法向的荷载为Fsn；以法向结合切向的荷载施加方向进行第一粗粒土颗粒和实体间长时间接触实验的操作为：利用双轴流变仪将1块第一粗粒土颗粒和实体同时以法向和切向的荷载施加方向进行长时间接触，得到该第一粗粒土颗粒和实体接触间的位移-时间关系曲线，法向的荷载为Fsn，切向的荷载为Fss；对位移-时间关系曲线进行拟合，得到：
S2＝S02·(t+1)m2(5.1)
S2为第一粗粒土颗粒的切向位移，单位为mm，t为时间，单位为h，S02是荷载施加至目标荷载时刻第一粗粒土颗粒的切向位移值，单位为mm；m2为拟合常数。


2.根据权利要求1所述的Burger模型，其特征在于，第一粗粒土颗粒和实体间法向接触法向力-法向位移关系曲线通过以法向的荷载施加方向的第一粗粒土颗粒和实体间短时间接触实验获得。


3.根据权利要求1所述的Burger模型，其特征在于，Un0的值通过以法向的荷载施加方向的第一粗粒土颗粒和实体间短时间接触实验获得，当进行第一粗粒土颗粒和实体间短时间接触实验时，Un0的值等于荷载施加至目标荷载Fnn时刻第一粗粒土颗粒的法向位移值。


4.根据权利要求2或3所述的Burger模型，其特征在于，以法向的荷载施加方向的第一粗粒土颗粒和实体间短时间接触实验：利用双轴流变仪将1块第一粗粒土...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子寒，韩静，肖成志，景晓昆，黄达，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12