拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法研究

本书介绍了作者团队近10年来发展的拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法的基本原理和实现流程，通过大量算例和细致结果分析，展现了该方法求解连续介质向非连续介质转化问题的巨大潜力，这对于有关灾害的机理分析和预防大有裨益。
本书可供从事岩石力学、工程力学、计算力学、土木工程、岩土工程、采矿工程、安全工程等研究和应用的科研人员参考。

序
前言
第一篇
第1章绪论3
1.1背景和意义3
1.2数值分析方法的分类和简介4
1.3连续-非连续方法的主要内容6
1.3.1开裂模型6
1.3.2接触和摩擦模型8
1.4连续-非连续方法的主要流派9
1.4.1ELFEN和FDEM 9
1.4.2CDEM 15
1.4.3传统非连续方法的改进方法17
1.4.4其他相关方法19
1.5连续-非连续方法的不同解读21
1.6本书内容22
第2章拉格朗日元与离散元耦合方法(子方法一)24
2.1应力-应变模块24
2.2开裂模块28
2.3接触-摩擦模块34
2.4运动模块38
2.5方法初步检验40
2.5.1弹性滑块沿斜面下滑过程模拟40
2.5.2三点弯岩梁变形-开裂过程模拟42
2.6本章小结43
第3章岩样单轴拉伸实验模拟45
3.1模型和结果分析46
3.1.1模型和方案46
3.1.2计算结果和分析46
3.2本章小结52
第4章岩样紧凑拉伸实验模拟53
4.1模型和结果分析53
4.1.1模型和方案53
4.1.2计算结果和分析53
4.2本章小结60
第5章预设形缺口岩样单向拉伸实验模拟61
5.1模型和结果分析61
5.1.1模型和方案61
5.1.2计算结果和分析61
5.2本章小结68
第6章三点弯岩梁实验模拟70
6.1模型和结果分析70
6.1.1模型和方案70
6.1.2计算结果和分析71
6.2本章小结77
第7章恒速度条件下矩形洞室围岩的变形-开裂-垮塌过程模拟79
7.1模型和参数79
7.2结果和分析80
7.3本章小结85
第8章采动条件下有黏结水平岩层的变形-开裂-冒落过程模拟86
8.1模型和结果分析86
8.1.1模型和方案86
8.1.2计算结果和分析87
8.2本章小结92
第二篇
第9章拉格朗日元与离散元耦合方法(子方法二)95
9.1开裂方向判断95
9.2Ⅰ型、Ⅱ型断裂能引入95
9.3基于空间剖分的单元接触检测算法98
9.4基于势的接触力计算方法98
9.5摩擦力计算方法100
9.6准静态计算实施方法101
9.7方法检验102
9.7.1弹性块体与水平面的接触过程模拟102
9.7.2弹性滑块沿斜面的下滑过程模拟103
9.7.3岩样单轴压缩实验模拟(不考虑单元对角线开裂)104
9.7.4岩样单轴压缩实验模拟(考虑单元对角线开裂)105
9.8本章小结109
第10章巴西圆盘岩样劈裂实验模拟111
10.1模型和方案111
10.1.1模型和参数111
10.1.2计算方案112
10.2结果和分析113
10.2.1图片说明113
10.2.2加载方式的影响113
10.2.3抗拉强度的影响118
10.2.4平台加载角对抗拉强度修正系数的影响120
10.3本章小结121
第11章三点弯双层叠梁实验模拟122
11.1叠放次序和尺寸的影响123
11.1.1模型和参数123
11.1.2方案124
11.1.3图片说明124
11.1.4叠梁尺寸的影响(叠梁长高比相同)125
11.1.5叠梁长度的影响(叠梁高度相同)127
11.1.6单梁高度的影响(叠梁长和高不变)127
11.2力学参数的影响研究129
11.2.1模型和参数129
11.2.2方案130
11.2.3抗拉强度的影响131
11.2.4断裂能的影响133
11.2.5弹性模量和泊松比的影响135
11.2.6法向刚度系数的影响138
11.3物理实验的精细模拟139
11.3.1模型和参数139
11.3.2结果和分析140
11.4本章小结145
第12章开采与均布载荷下无黏结双层叠梁的变形-开裂-垮落模拟148
12.1模型和方案149
12.2结果和分析150
12.2.1开采间隔(开采速度)和单梁叠放顺序的影响150
12.2.2均布应力(开采深度)和单梁叠放顺序的影响154
12.3本章小结157
第13章不同加载速度下矩形洞室围岩的变形-开裂-运动过程模拟158
13.1模型和方案158
13.2结果和分析158
13.2.1加载速度对载荷-位移曲线的影响158
13.2.2加载速度对围岩变形-开裂-运动过程的影响159
13.3本章小结164
第14章静水压力条件下洞室直径和卸荷时间对洞室围岩的变形-开裂-运动的影响模拟165
14.1模型和参数166
14.2结果和分析167
14.2.1洞室直径的影响167
14.2.2卸荷时间的影响171
14.2.3剪裂纹区段数目阶梯形增加过程分析173
14.3本章小结174
第15章不同围压条件下洞室围岩的变形-开裂过程模拟175
15.1模型和参数175
15.2结果和分析176
15.2.1无侧压时176
15.2.2有侧压时178
15.2.3围压的影响181
15.3本章小结183
第16章岩样直接剪切实验和开裂亚失稳模拟184
16.1模型和参数185
16.2方案和分析185
16.2.1模型185
16.2.2不同阶段岩样上端面的平均剪应力、内部剪应力和裂纹长度的演变特点188
16.2.3不同阶段岩样未来剪裂面或断层位置测点位移值的演变特点189
16.3讨论192
16.4本章小结193
第17章采动条件下水平无黏结叠合岩层的变形-开裂-运动过程模拟194
17.1简化采场模型模拟195
17.1.1模型和参数195
17.1.2结果和分析196
17.2真实采场模型模拟201
17.2.1模型和参数201
17.2.2岩层的变形-开裂-运动过程203
17.2.3采动影响范围的演化207
17.2.4煤层支承压力及破碎区尺寸的演化208
17.3本章小结210
参考文献211