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論文中文名稱:應用分離元素法初探顆粒材料接觸與破壞模式之關係 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Preliminary study of the relationship between contact and cracking behavior in granular material-numerical simulation and analysis [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:98
出版年度:99
中文姓名:黃朝鍾
英文姓名:Chao-Zhong Huang
研究生學號:96428038
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2010-01-19
論文頁數:139
指導教授中文名:張國楨
口試委員中文名:林銘郎;王泰典;陳立憲
中文關鍵詞:接觸方向分離元素法
英文關鍵詞:Gravel deformationMaximum principal stressDistinct element method
論文中文摘要:在野外探勘所觀察到的顆粒材料,例如:卵礫石,因岩體受力後造成礫石顆粒與顆粒間接觸點的接觸應力集中,接觸的礫石以接觸點為中心,造成多組破裂面相交、共軸,而呈現放射狀(星狀)破裂;破裂面上相交的中心軸,藉由一般地質上的統計方法來量取破裂軸的排列方向(接觸方向);長久以來,此接觸方向一般視為區域之最大接觸力方向,或所謂最大古應力方向,為了瞭解顆粒材料在受壓情況下,當最大接觸力集中在一點的時候,其破裂方向是否會平行最大接觸力方向,亦或會產生些許角度的偏差,此推論仍存在著爭議性。本研究針對顆粒間微觀接觸行為進行分析,藉由分析三軸試驗、貫切模擬、改變材料參數等,期望有助於瞭解顆粒材料之變形行為。
本研究採用離散元素法PFC 3D模擬顆粒材料接觸受力的方向,藉由數值方法模擬顆粒材料受到擠壓後,顆粒間接觸方向及接觸力大小轉換的過程。設定不同微觀參數及不同的貫切形式,觀察顆粒接觸行為及接觸力的變化,包括推估最大接觸力的方向及顆粒接觸方向隨應變過程的角度變化情形。
當試體進行模擬三軸試驗及貫切試驗時,顆粒間的接觸行為受不同應變量、不同參數等的影響。結果指出接觸力的大小與接觸方向及試體破裂的方向有直接關係。
論文英文摘要:Observed in the wild exploration of the particulate material, such as: gravel, because the force of rock particles and particles of gravel resulting from indirect contacts of the contact stress concentration point of contact with the gravel to reach the center, causing multiple rupture surfaces intersect, coaxial, while the present radial (star) break; rupture plane intersecting the central axis, by a general geological statistical methods to obtain the amount of broken shaft arrangement direction (the direction of exposure); For a long time, this contact with the general direction of the maximum contact force as a regional direction, or so-called maximum palaeo-stress direction, in order to understand particulate material under pressure, when the maximum contact force concentrated in one point, when the direction of its rupture would parallel the greatest contact force direction, or will they will have a little angle of deviation, this reasoning there are still controversial. In this study, micro-particle contact to be analyzed by analysis of triaxial tests, consistently cutting simulation, changing the material parameters and so on, which will help to understand the deformation behavior of granular materials.
In this study, discrete element method PFC 3D simulation of granular materials, access to the direction of the force, numerical simulation of granular materials by squeezing, the particle direction and the contact force between the contact size conversion process. Set different parameters and different micro-and coherent form, observe the behavior of particle contact and contact force changes, including estimating the direction of maximum contact force and the particle contact angle of the direction of the process of change with the strain the situation.
When the specimen to simulate triaxial tests and the proper test, the contact between the behavior of particles should be subject to different variables and different parameters studied. Results indicate that the contact force and contact direction and the size of the specimen is directly related to the direction of rupture.
論文目次:摘要 I
Abstract II
致謝 IV
目錄 V
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1研究動機與目的 1
1.2研究方法 1
1.3 論文內容 2
第二章 文獻回顧 4
2.1分離元素法之沿革與相關文獻概述 4
2.2 卵礫岩變形特性之文獻回顧 6
2.2.1 礫石脆性破裂之模式 7
2.3 貫切行為特徵之研究發展 9
2.3.1 延性破壞-廣義孔洞擴展模式(Cavity expansion model, CEM) 12
2.3.2 脆性破壞-線彈性破壞力學之破裂模式(Linear elastic fracture model, LEFM) 17
第三章 PFC3D數值模擬分析方法 21
3.1 PFC3D(Particle Flow Code in 3 Dimensions)概述 21
3.2 PFC3D之假設 21
3.3 PFC3D之運算邏輯 22
3.4 PFC3D之微觀參數 23
3.4.1 顆粒元素參數 23
3.4.2 鍵結力參數 25
3.4.3 牆面元素參數 27
3.4.4 微觀參數檢核之步驟 28
3.5 PFC3D模型材料生成程序 29
3.6 顆粒接觸方向表示方法 36
第四章 數值分析結果 41
4.1 基本參數的決定 41
4.2 數值模擬三軸試驗 41
4.2.1 接觸方向變化行為 43
4.2.2 花崗岩基本模型 47
4.2.3 鍵結強度的影響 58
4.2.4 摩擦係數的影響 68
4.2.5 顆粒勁度的影響 77
4.2.6 圍壓應力的影響 86
4.2.7 抗壓強度的影響 95
4.3 楔型貫切數值模擬 100
4.3.1 楔型貫切基本模型 102
4.4 錐型貫入數值模擬 118
4.4.1 錐型貫入基本模型 119
第五章 結論與建議 130
5.1 結論 130
5.2 建議 131
參考文獻 132
附錄A:符號對照表 134
附錄B:論文口試-問題與回覆 139
論文參考文獻:【1】 王紹宇,「分離元素法於接觸破壞之刀刃磨耗與雙刀效應之模擬暨耦合有限差分法之數值初探」,台北,2008。
【2】 呂榮華,「以單顆粒勁度探討卵礫石層之抗剪強度」,碩士論文,國立中興大學土木工程研究所,台中,1999。
【3】 李錦發,「三義斷層及其在新構造上的意義」,經濟部中央地質調查所,地質,第14捲,第1期,第73-96頁。
【4】 吳曉琦,「利用數值模擬探討覆瓦狀構造的力學機制」,碩士論文,國立台灣大學工學院土木工程學系,台北,2008。
【5】 林郁修,「分離元素法於岩石貫切破壞試驗之模擬分析」,碩士論文,國立台北科技大學土木工程系,台北,2007。
【6】 黃慶郎,「雲嘉地區牛稠溪至瑞竹一帶地質構造特性之研究」,碩士論文,國立成功大學地球科學研究所,台南,1996。
【7】 張家詮,「分離元素法於擬脆性岩材微觀破裂機制之初探」,碩士論文,國立台北科技大學土木工程系,台北,2007。
【8】 廖豐益,「以數值分析探討粒狀材料之破壞行為」,碩士論文,國立台灣工業技術學院營建工程技術研究所,台北,1994。
【9】 C.Voivret, F.Radjai, J.-Y Delenne, and M. S. E1 Youssoufi. ”Space-filling properties of polydisperse granular media., ”PHYSICAL REVIEW E 76, 021301 (2007)
【10】 C. W. Lin and M. L. Huang1997.”The fractures and paleostress of deformed pebbles in the conglomerates of the toudoshan formation, CHIAYI-YUNLIN area.”JOURNAL OF THE GEOLOGICAL SOCIETY OF CHINA. Vol.40, No.1, P .281-297, 8 Figs., 1 Tab., Jan., 1997
【11】 I. Bratberg., Dynamic rearrangements and packing regimes in randomly deposited two-dimensional granular beds, PHYSICAL REVIEW E 66, 031303-031303-6 (2002)
【12】 Itasca Consulting Group Inc., 2004. Particle Flow Code in Two Dimensions. Version 3.0., Itasca Consulting Group Inc., Minneapolis.
【13】 Jerzykiewicz, T., 1985. ”Tectonically deformed pebbles in the Brazeau and Paskapoo Formations, central Alberta Foothills, Canada.,” Sedimentary Geology, 42(1985)159-180
【14】 J.ZHOU, Y. SU, ”Simulation of soil properties by particle flow code.”Chinese Journal of Geotechnical Engineering. Vol.28 No.3 Mar., 2006, 390-396.
【15】 H. Bock, P. Blumling, H. Konietzky. ”Study of the micro-mechanical behaviour of the Opalinus Clay: an example of co-operation across the ground engineering disciplines., ”Bull Eng Geol Env (2006)65: 195-207
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