【摘 要】
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目前在人们在解决包括金属面夹芯板在内的结构分析问题时,采用的基本都是基于连续介质力学的有限单元法、边界元法或者有限差分法,然而这些数值解法对于研究材料大变形非线性
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目前在人们在解决包括金属面夹芯板在内的结构分析问题时,采用的基本都是基于连续介质力学的有限单元法、边界元法或者有限差分法,然而这些数值解法对于研究材料大变形非线性问题时候,往往难以得到令人满意的结果。因此,寻求对这类问题的新的解决方法非常有必要。此前广泛应用于岩土工程的离散单元法近年来有了长足的进步,目前已经逐渐成为一种可以模拟结构破坏的新方法。本文总结了离散单元法的开创、理论和应用发展的过程,介绍了目前国内外对离散单元法的研究现状,分析了用离散单元法分析金属面夹芯板的可行性,并建立了合理的夹芯板离散元模型,为此类问题的求解探索了新的途径。本文通过分析离散单元法的基本原理,提出了适合于金属面夹芯板的离散单元法模型。通过分析PFC2D中的各种离散元接触本构理论,提出了三种接触模型的组合方式,并由此建立了三种不同接触组合的夹芯板离散元模型,经过比较分析,当夹芯板芯材和面板分别选择接触粘结模型和平行粘结模型时,可以得到比较满意的结果。通过分析,确定了二维模型和三维模型的平行粘结和接触粘结参数。进而,本文分析了颗粒单元半径和摩擦系数对模拟结果的影响。本文通过分析影响计算收敛速度的各个参数,设置合理值,最终得到的二维离散元模型的荷载跨中挠度曲线,并通过试验、有限元分析和理论分析进行了验证,结果比较吻合,这说明了此模型的合理性。最后分析了四种不同跨度和厚度的夹芯板离散元模型的二维和三维破坏形态,其结果均与试验结果基本吻合,并与理论分析一致。通过与有限元模拟的破坏形态进行比较,验证了离散元方法相对于有限元方法在模拟结构破坏方面的独特优势。本文的研究结果表明离散单元法可以较好的模拟金属面夹芯板的承载力和破坏形态,可以作为研究此类问题的一种新的尝试。
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