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申请/专利权人：河海大学

摘要：本发明公开了一种基于离散元颗粒运动的刚性墙伺服方法，首先建立由刚性墙和颗粒组成的离散元双轴压缩试验模型，通过控制刚性墙位移速度使墙体接触应力趋向于目标应力；刚性墙位移速度由位移速度初始值和位移速度修正值组成，其中位移速度初始值基于当前时间步的墙体接触应力与目标应力差值计算，位移速度修正值基于当前时间步和上一个时间步墙体接触应力差计算；当满足设置的计算终止条件时，离散元计算终止。与传统伺服方法相比，本发明提出的方法的伺服精度得到显著提高且对计算效率影响很小。

主权项：1.一种基于离散元颗粒运动的刚性墙伺服方法，其特征在于：包括步骤：步骤1，建立由刚性墙和颗粒组成的离散元双轴压缩试验模型；过程为：步骤1.1，利用相互垂直的刚性墙组成区域，形成边界条件，确定刚性墙围成区域的宽度和高度；步骤1.2，在刚性墙组成区域内生成相互重叠的颗粒；步骤1.3，对颗粒-颗粒间的接触设置小接触刚度值和大阻尼；步骤1.4，进行计算迭代，使重叠的颗粒在接触力作用下弹开，同时离散元双轴压缩试验模型在阻尼作用下平衡，当离散元双轴压缩试验模型的不平衡力小于设定值后终止计算，得到初始离散元双轴压缩试验模型；步骤2，设置目标荷载、刚性墙-颗粒间的接触参数，以及计算终止条件；过程为：步骤2.1，设置离散元双轴压缩试验模型加载过程中左右两侧刚性墙的目标荷载，左右两侧刚性墙运动通过伺服方法控制；上部墙体向下运动，下部墙体向上运动，运动速度固定且满足准静态加载条件；步骤2.2，设置颗粒-颗粒间的接触参数，取消步骤1.3中设置的阻尼；计算终止条件为轴向应变达到设定值，轴向应变计算方法如下： 式中，h为离散元双轴压缩试验模型当前高度；h0为离散元双轴压缩试验模型初始高度；步骤3，进行离散元计算，在计算过程中的每一个时间步调用伺服方法；使刚性墙以设定位移速度挤压颗粒，进行荷载施加，过程为：步骤3.1，假设当前时间步为第n时间步并以上标形式在变量中表示，调用离散元内置函数获取n时间步的以下参数：刚性墙与颗粒的接触数量Nn、刚性墙接触应力时间步长Δtn；定义Nn-1为n-1时间步下刚性墙与颗粒的接触数量，为n-1时间步下刚性墙接触应力，Δtn-1为n-1时间步长；步骤3.2，根据伺服方法计算刚性墙位移速度初始值 式中，A为步骤1中离散元双轴压缩试验模型的刚性墙面积；k为步骤2中的接触刚度大小，σreq为步骤2中的目标荷载大小；α为松弛因子；Nn为0时，取Nn＝1；步骤3.3，基于当前时间步与上一个时间步刚性墙接触应力的差值计算与刚性墙接触颗粒的平均位移速度并将所述平均位移速度作为修正值，得到墙体位移速度 步骤3.4，根据最小颗粒半径设置速度阈值，当步骤3.3中墙体位移速度超过速度阈值时，采用以下公式修正： 式中，umax为速度阈值，Rmin为最小颗粒半径；步骤3.5，更新步骤3.1中的n-1时间步变量： 步骤3.6，根据左右两侧刚性墙的位移速度更新刚性墙位置矢量： 式中，为第n+1时间步位置矢量，为第n时间步位移矢量，为刚性墙所在平面的单位法向量；步骤4，满足步骤2中设置的计算终止条件时，离散元计算终止。

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