非饱和颗粒材料水力-力学耦合过程两尺度分析的二阶计算均匀化方法

项目名称： 非饱和颗粒材料水力-力学耦合过程两尺度分析的二阶计算均匀化方法

项目编号： No.11372066

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 李锡夔

作者单位： 大连理工大学

项目金额： 78万元

中文摘要： 提出基于非饱和离散颗粒集合体-多孔梯度Cosserat连续体模型的颗粒材料水力-力学耦合过程两尺度分析二阶计算均匀化方法。对非饱和离散颗粒集合体表征元发展依赖于饱和度、计及颗粒间液桥效应和不同孔隙水流动模式的确定孔隙流场及其作用于颗粒拖曳力的计算模型和数值方法。与计及液桥与流动孔隙流体作用的颗粒离散元法相结合，构造水力-力学耦合数值方法DEM-GCFD。发展介观尺度Voronoi cell模型，定义基于细观信息的非饱和多孔Cosserat连续体的局部平均水力-力学量。提出水力-力学耦合过程的广义Hill定理。导出基于细观信息的非饱和梯度多孔Cosserat连续体水力-力学本构关系。发展和实现全局-局部嵌套算法：非饱和多孔梯度Cosserat连续体模型的有限元法和与之嵌套的非饱和离散颗粒集合体表征元模型的DEM-GCFD。验证所提出二阶均匀化方法及其算法的有效性和揭示宏观响应细观机理的能力。

中文关键词： 颗粒材料；水力-力学耦合过程；湿离散元模型；非饱和多孔梯度Cosserat连续体；计算多尺度方法

英文摘要： A second-order computational homogenization method of granular materials with unsaturated discrete particle assembly - porous gradient Cosserat continuum modeling for the two scale analysis of coupled hydro-mechanical process is presented. The mathematica

英文关键词： granular material；coupled hydro-mechanical process；wet discrete element model；unsaturated porous gradient Cosserat continuum；computational multiscale methodology