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PFC2D颗粒流软件培训中仿科技有限公司上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座 (200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnTech.com.cn info@cntech.com.cn

主要内容第一部分 PFC2D颗粒流程序简介第二部分有限差分法基础介绍第三部分离散元法基础介绍第四部分 PFC2D的使用上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座 (200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnTech.com.cn info@cntech.com.cn

第一部分 PFC2D颗粒流程序简介 ü 1 、理论背景 ü 2、颗粒流方法的基本假设 ü 3、颗粒流方法的特点 ü 4、可选特性 ü 5、应用领域 ü 6、求解步骤上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座 (200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnTech.com.cn info@cntech.com.cn

1. 作为离散元的一种，二维颗粒流程序(Particle Follow Code PFC2D)数值模拟新技术，其理论基础是 Cundall [1979]提出的离散单元法，用于颗粒材料力学性态分析，如颗粒团粒体的稳定、变形及本构关系，专门用于模拟固体力学大变形问题。它通过圆形(或异型)离散单元来模拟颗粒介质的运动及其相互作用。由平面内的平动和转动运动方程来确定每一时刻颗粒的位置和速度。作为研究颗粒介质特性的一种工具，它采用有代表性的数百个至上万个颗粒单元，通过数值模拟实验可以得到颗粒介质本构模型。上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座 (200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnTech.com.cn info@cntech.com.cn

PFC2D (Particle Follow Code 2 Dimension) 即二维颗粒流程序，是通过离散单元方法来模拟圆形颗粒介质的运动及其相互作用。最初，这种方法是研究颗粒介质特性的一种工具，它采用数值方法将物体分为有代表性的数百个颗粒单元，期望利用这种局部的模拟结果来研究边值间题连续计算的本构模型。以下两种因素促使PFC2D方法产生变革与发展:(1)通过现场实验来得到颗粒介质本构模型相当困难:(2)随着微机功能的逐步增强，用颗粒模型模拟整个问题成为可能，一些本构特性可以在模型中自动形成。因此，PFC2D便成为用来模拟固体力学和颗粒流问题的一种有效手段。上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座 (200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnTech.com.cn info@cntech.com.cn

2、颗粒流方法的基本假设颗粒流方法在模拟过程中作了如下假设: 1)颗粒单元为刚性体; 2)接触发生在很小的范围内，即点接触; 3)接触特性为柔性接触，接触处允许有一定的“重叠”量; 4) “重叠”量的大小与接触力有关，与颗粒大小相比，“重叠”量很小; 5)接触处有特殊的连接强度; 6)颗粒单元为圆盘形(或球形)。上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座 (200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnTech.com.cn info@cntech.com.cn

其中，颗粒为刚性体的假设，对于模拟介质运动为只沿相互接触面的表面发生的问题非常重要，比如象砂土或粮食这种颗粒组合体材料，利用这种假设在总体上来讲是比较恰当的，因为这种材料的变形是来自于颗粒刚性体间的滑动和转动以及接触面处的张开和闭锁，而不是来自于每个刚性颗粒本身的变形，对于这种特殊材料，没有必要采用非常精确的数值模型，来得到对材料特性的近似。上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座 (200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnTech.com.cn info@cntech.com.cn

3、颗粒流方法的特点 PFC2D可以直接模拟圆形颗粒的运动和相互作用问题。颗料可以代表材料中的个别颗粒，例如砂粒，也可以代表粘结在一起的固体材料，例如混凝土或岩石。当粘结以渐进的方式破坏时，它能够破裂。粘结在一起的集合体可以是各向同性，也可以被分成一些离散的区域或块体。这类物理系统可以用处理角状块体的离散单元程序UDEC和3DEC来模拟。上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦2号楼11层A座 (200030) Tel:021-64391516 Fax:021-64391506 www.CnTech.com.cn info@cntech.com.cn

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