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論文中文名稱:應用分離元素法探討總體應變與顆粒接觸行為之關係 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Analysis of contact behavior of granular material by means of Discrete Element Method [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:97
出版年度:98
中文姓名:張盈盛
英文姓名:Ying-Sheng Chang
研究生學號:96428035
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2009-07-01
論文頁數:91
指導教授中文名:張國楨
口試委員中文名:陳立憲;林銘郎
中文關鍵詞:礫石變形最大主應力玫瑰圖分離元素法
英文關鍵詞:Gravel deformationMaximum principal stressRose diagramDistinct element method
論文中文摘要:在野外探勘所觀察到的卵礫石,因岩體受力後造成礫石與礫石間接觸點的應力集中,而以接觸點為中心呈現出放射狀破裂;其放射狀破裂面相交的中心軸,藉由統計方法求取平均接觸方向;長久以來,平均接觸方向一般視為區域之最大主應力方向。為了瞭解卵礫岩在受壓的情況下,當最大主應力集中在一點的時候,其破裂方向是否會平行於最大主應力方向,亦或會產生些許角度的偏差仍存爭議。本研究針對顆粒間微觀接觸進行分析,一方面討論試體內總體應力-應變關係,另一方面分析顆粒接觸性質之時間(應變)變異性,期望助於了解卵礫岩顆粒材料之變形行為。
本研究採用離散元素法PFC2D模擬卵礫岩接觸受力的方向,藉由數值方法模擬礫岩受到擠壓後,顆粒間接觸方向及應力大小轉換的過程。設定不同的微觀參數,觀察顆粒接觸行為其接觸力的方向,包括推估最大主應力方向的改變角度以及應力場的影響。
當試體在雙軸壓縮試驗的情況下受壓,顆粒間彼此的接觸行為也會產生變化,本研究針對:(1)相同應力、(2)相同應變之下,設定參數,找出不同參數影響下的權重,觀察顆粒接觸之玫瑰圖的異向性及雙葉效應。本研究指出圍壓大小、摩擦係數,顆粒勁度及鍵結強度等等不同的內外在條件皆會影響玫瑰圖的形態及演化。
論文英文摘要:Gravel indentation and its induced astral/radial extensional cracks have been considered may link to tectonic activity. The junction axis of the cracking surface is been proposed parallel to the global maximum tectonic principal stress, however, this hypothesis not yet been revivified or been proved, so far. In this study, base on the numerical discrete granular particle analysis, we try to explore the overall body stress - strain relationship. On the other hand, the analysis of particle contact behavior variation may help to understand the conglomerate deformation behavior.
In this study, by using discrete element method, PFC2D, the granular contact behavior are been analysis in terms of stress, strain and the direction of contact direction variations… etc. Base on the biaxial compression tests the analysis of rose diagram, stress state, strain state have been compared. This study pointed out that the magnitude of confining pressure, friction coefficient, particle stiffness and bond strength, etc. both internal and external conditions will affect both the form of rose diagram and its subsequent evolution.
論文目次:中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
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 論文架構與分章概述 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 5
2.2.1 礫石脆性破裂之模式 7
第三章 數值模擬分析方法 8
3.1 PFC2D之軟體概述 8
3.1.1 PFC2D之基本功能 8
3.1.2 PFC2D基本假設 9
3.1.3 PFC2D運算邏輯 10
3.2 PFC2D之參數種類 11
3.2.1 顆粒元素 11
3.2.2 鍵結力 12
3.2.3. 牆面元素 14
3.3 PFC2D模型材料生成程序 14
3.4 玫瑰圖的概念及做法 18
3.4.1. 玫瑰圖的概念 18
3.4.2. 玫瑰圖的做法 18
第四章 數值模擬與分析 19
4.1基本參數的決定 19
4.1.1參數的來源 19
4.1.2參數的範圍 20
4.2參數的影響 20
4.2.1相同應變 21
4.2.2相同應力 24
第五章 模擬結果 35
5.1圍壓應力 35
5.1.1相同應變 36
5.1.2相同應力 40
5.2摩擦係數 44
5.2.1相同應變 44
5.2.2相同應力 48
5.3顆粒勁度 52
5.3.1相同應變 52
5.3.2相同應力 59
5.4鍵結強度 63
5.4.1相同應變 63
5.4.2相同應力 70
第六章 結論與建議 75
6.1結論 75
6.2建議 76
參考文獻 77
附錄A 基本模型之材料特性 79
附錄B PFC2D各模式參數之公式 88
符號對照表 91
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論文全文使用權限:同意授權於2009-08-06起公開