基于离散元的杆件断裂全过程数值模拟

来源：计算力学学报杂志2022年第6期北京时间：

作者：齐念,郑开启

单位：南京交通职业技术学院, 南京 211188,南京林业大学 土木工程学院, 南京 210037

摘要：杆件的断裂会涉及到大变形、非线性以及不连续等问题,通常的数值计算方法模拟这种复杂力学行为具有局限性。本文基于颗粒离散元法DEM,将接触粘结处的分布式弹簧用梁纤维进行等效,提出了一种适于结构弹塑性分析的DEM纤维梁模型,然后在此基础上构建了构件断裂模拟算法以及纤维破环准则。将该模型应用于悬臂梁结构,模拟了悬臂梁从弹性到弹塑性阶段,再到断裂破坏的全过程,数值模拟得到的结构响应和截面开裂破坏形态均较合理。最后将该方法应用于单层网壳倒塌破坏模拟,并与网壳振动台倒塌试验进行对比,结果表明,数值模拟得到的杆件断裂过程及结构倒塌模式与试验现象一致,验证了该模型的正确性和适用性。

关键词：离散元,杆件断裂,纤维梁模型,接触粘结,数值模拟,

基金资助：南京交通职业技术学院科研基金项目(JZ2003);江苏省高等学校自然科学研究面上项目(19KJB560017).