近几年,随着计算能力的提高和算法的优化,离散元仿真技术得到了快速发展,并在学术界产生了大量研究成果。在 PFC 离散元计算中无需给定材料的宏观本构关系和对应的参数,这些传统的参数和力学特性在程序中可以自动得到。据调查,运用 PFC 离散元仿真技术工具近几年发表的论文主要集中在以下几个方面:
材料特性的模拟:研究不同材料(如岩石、土壤、混凝土等)在各种加载条件下的力学行为,包括弹性、塑性、断裂和破坏。
颗粒形状和级配的影响:探讨颗粒的形状、大小分布(级配)对颗粒系统整体性能的影响,以及如何通过调整这些参数来模拟实际材料。
接触模型和参数标定:开发和优化颗粒间的接触模型,以及如何准确标定模型参数以反映实际材料特性。
边界条件和加载方式:研究不同的边界条件和加载方式对仿真结果的影响,以及如何设置这些条件以模拟实际工程问题。
多尺度和多物理场耦合:探索 PFC 与其他数值方法(如有限元方法)的耦合,以实现多尺度或多物理场(如热-力耦合)的仿真。
工程应用案例:在实际工程问题中的应用,如隧道开挖、边坡稳定性分析、地下结构设计等。
环境因素和可持续性:探讨环境因素(如湿度、温度变化)对材料行为的影响,以及 PFC 在评估材料可持续性方面的应用。
离散元数值模拟试验的方法可以解决传统试验造价高、操作繁琐、材料模型复杂等难题,并且可以精确化数值,在科研工作中发挥非常重要的作用。