一种堆石料破碎路径求解方法技术

本发明专利技术公开了一种堆石料破碎路径求解方法，属于堆石坝变形分析技术领域，主要通过以下步骤进行堆石料的破碎路径求解：首先通过基于计算固体力学的边界元数值求解器计算堆石料数值模型内部样本点的应力；接着基于屈服准则提出的破碎因子计算公式，求解样本点的破碎因子；然后利用样本点的破碎因子绘制堆石料的三维曲面图；最后利用本发明专利技术提出的数字高程‑特征线方法对堆石料的三维曲面图进行离散并提取破碎路径。本发明专利技术通过建立边界元数值求解器、提出堆石料样本点破碎因子求解公式、进行了堆石料的破碎路径求解，证明其有效性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于堆石坝变形分析，更具体地，涉及一种堆石料破碎路径求解方法。

技术介绍

1、据统计，我国已建大坝中土石坝占95％以上，面板堆石坝作为土石坝的一种，相较于其他坝型，具有施工技术简单、工程造价低、便于就地取材、对地质条件适应性强等众多优点，在工程中得以广泛的应用。保证大坝安全是工程建设的先决条件，其中坝体沉降变形是制约堆石坝服役寿命的核心问题之一。堆石料作为堆石坝坝体的主要填筑材料，其破碎、变形是影响堆石坝坝体的关键因素。

2、目前，研究堆石料破碎的分析方法包括物理试验和数值分析两种。数值模拟方法快速便捷有效，是当前堆石材料细观力学特性研究的主流方法。其中，离散元法是目前非连续介质力学数值模拟方法中应用于堆石材料的最广泛的方法，能够很好地再现堆石材料物理试验中的力学规律。但离散元法仍然存在很多需要完善的地方。例如：1)离散元法中堆石间接触模型和参数选取存在大量的简化和假定；2)离散元法的基本思想为将堆石材料视为刚体，无法真实地计算出堆石内部应力状态和破碎路径。目前基于离散元法的堆石破碎模拟方法主要有两类：1)通过黏结一定数目的小颗粒组成本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种堆石料破碎路径求解方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种堆石料破碎路径求解方法，其特征在于，步骤1包括：对于承受集中荷载的堆石料颗粒，将其集中力作为一种特殊的面力，并将其某一时刻的加速度等效为体力，进而可建立堆石料的边界积分方程：其中，u为位移矢量，x和y分别为问题域中的源点和场点，为和x位置相关的系数，b＝ρa为体力，ρ为密度，a为其加速度(包括重力)m为集中力f(zl)的个数(l＝1,…,m)，U(x,y)和T(x,y)为开尔文基本解。

3.根据权利要求1所述的一种堆石料破碎路径求解方法，其特征在于，步骤1包括：对于二维平面应变问题，可...

【技术特征摘要】

1.一种堆石料破碎路径求解方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种堆石料破碎路径求解方法，其特征在于，步骤1包括：对于承受集中荷载的堆石料颗粒，将其集中力作为一种特殊的面力，并将其某一时刻的加速度等效为体力，进而可建立堆石料的边界积分方程：其中，u为位移矢量，x和y分别为问题域中的源点和场点，为和x位置相关的系数，b＝ρa为体力，ρ为密度，a为其加速度(包括重力)m为集中力f(zl)的个数(l＝1,…,m)，u(x,y)和t(x,y)为开尔文基本解。

3.根据权利要求1所述的一种堆石料破碎路径求解方法，其特征在于，步骤1包括：对于二维平面应变问题，可写为：

4.根据权利要求1所述的一种堆石料破碎路径求解方法，其特征在于，步骤2包括：利用直线积分法对积分方程中的域积分转化为边界积分并求解，其中，域积分表示为：w＝∫ωe(x,y)qdω(y)，将采用直线积分法将域积分转化为等效边界积分，具体表达式为：其中，q代表积分线个数，fi为权重因子，li为积分线，e(x,y)为格林函数基本解，q为等效体力，dy1代表微分。

5.根据权利要求1所述的一种堆石料破碎路径求解方法，其特征在于，步骤4包括：通过德劳内(delaunay)三角剖分算法对堆石料数值模型进行剖分，并将剖分得到的三角形顶点加以排序编号，进而样本点得以确立。

6.根据权利要求1所述的一种堆石料破碎路径求解方法，其特征在于，步骤5包括：求解堆石料数值模型边界节点的位移需要对位移边界积分方程进行离散，堆石料边界上某一点s的位移采用公式近似，其中，s为边界上某一点的坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彪，李祥，喻葭临，张宗亮，何伟，程立，刘广煜，
申请(专利权)人：水电水利规划设计总院，
类型：发明
国别省市：