《複雜顆粒流力學特徵模擬類比》系統地闡述由拖拽體激發的複雜顆粒流的力學特徵，綜合離散元類比、有限元類比、室內物理試驗的方法，研究不同拖拽體形狀時拖拽阻力和升力的變化規律，為分析複雜顆粒流提供新的思路和方法。《複雜顆粒流力學特徵模擬類比》分為7章，包括顆粒和顆粒流的基本概況，顆粒離散元模擬模擬的理論基礎，二維半侵入型剛性薄板拖拽模型，傾斜拖拽模型，二維全侵入型拖拽模型，角端效應、顆粒級配效應和濕顆粒問題，結論和討論。附錄給出主要離散元程式核心代碼。

前言

第1章 緒論 1
1.1 顆粒和顆粒流 1
1.2 顆粒流的描述 3
1.2.1 方法論和宏觀模型方面 3
1.2.2 物理實驗方面 7
1.2.3 數值模擬方面 8
1.2.4 其他方面 10
1.3 平面顆粒流的力學模型 13
1.3.1 平面剪切流 13
1.3.2 環形剪切流 15
1.3.3 垂直斜槽流 16
1.3.4 傾斜平面流 18
1.3.5 堆積流和旋轉滾筒流 19
1.4 本章小結 20

第2章 顆粒離散元模擬模擬的理論基礎 21
2.1 顆粒離散元法向接觸力計算 22
2.1.1 赫茲接觸理論 22
2.1.2 顆粒接觸黏彈性模型 24
2.1.3 線性接觸模型 26
2.2 顆粒離散元切向接觸力計算 26
2.2.1 簡易線性接觸模型 26
2.2.2 Mindlin-Deresiewicz切向接觸模型 28
2.3 基於重力增大法的自由平面顆粒生成方法 29
2.4 顆粒不均勻率和孔隙率 31
2.5 顆粒流中的宏觀和細觀摩擦係數 33
2.6 時間步長 35
2.7 局部阻尼和黏性阻尼 39
2.7.1 局部阻尼 39
2.7.2 黏性阻尼 40
2.8 黏性阻尼和恢復係數的關係 43
2.9 基於PFC2D的基本理論驗證 49
2.10 本章小結 53

第3章 二維半侵入型剛性薄板拖拽模型 54
3.1 概述 54
3.2 顆粒離散元數值模擬方法 55
3.2.1 模型建立 55
3.2.2 容器、邊界條件、顆粒以及拖拽體 55
3.2.3 顆粒離散元數值模擬的參數確定 55
3.3 宏觀條件和細觀條件對拖拽阻力的影響 59
3.3.1 幾何條件對拖拽阻力的影響 59
3.3.2 顆粒內部特性對拖拽阻力的影響 64
3.3.3 邊界條件對拖拽阻力的影響 65
3.3.4 拖拽速度對拖拽阻力的影響 66
3.4 拖拽阻力的兩種不同預測模型 67
3.4.1 基於改進朗肯被動土壓力理論的拖拽阻力預測模型 67
3.4.2 基於改進庫侖被動土壓力理論的拖拽阻力預測模型 74
3.5 楔體模型 75
3.6 慣性向量和楔體剪切帶的關係 76
3.7 拖拽體擾動下顆粒材料的彈塑性模型初探 80
3.7.1 Drucker-Prager模型 80
3.7.2 基於ABAQUS有限元模型的建立 84
3.8 室內物理實驗結果驗證 86
3.9 本章小結 92

第4章 傾斜拖拽模型 93
4.1 顆粒離散元模型建立 94
4.2 傾斜拖拽體的拖拽速度和侵入角度對拖拽阻力和升力的影響 95
4.2.1 拖拽速度對拖拽阻力和升力的影響 95
4.2.2 侵入角度對拖拽阻力和升力的影響 96
4.2.3 拖拽阻力的歸一化探討及其與升力的關係 97
4.3 基於改進庫侖被動土壓力理論的拖拽阻力和升力預測模型 98
4.3.1 預測模型的數學推導 98
4.3.2 預測模型的離散元類比驗證 101
4.4 本章小結 106

第5章 二維全侵入型拖拽模型 107
5.1 離散元模型 108
5.2 全侵入型拖拽體拖拽阻力的離散元模擬 110
5.2.1 矩形拖拽體的拖拽阻力 110
5.2.2 鋸齒形拖拽體的拖拽阻力 112
5.3 全侵入型拖拽體升力的離散元模擬 119
5.3.1 矩形拖拽體的升力 119
5.3.2 鋸齒形拖拽體的升力 120
5.4 鋸齒傾角的影響 124
5.5 邊界條件的影響 129
5.6 本章小結 133

第6章 角端效應、顆粒級配效應和濕顆粒問題 134
6.1 角端效應 134
6.1.1 非薄板拖拽體離散元模型 134
6.1.2 非薄板拖拽問題的角端效應 134
6.1.3 角端效應的定性解釋 136
6.2 顆粒級配效應 137
6.2.1 顆粒剪切機理分析 137
6.2.2 顆粒抗剪強度級配效應 141
6.3 濕顆粒問題——以非飽和黃土為例 155
6.3.1 濕顆粒的簡化離散元模型 155
6.3.2 濕顆粒的三軸試驗 158
6.3.3 模擬方法及結果 159
6.4 濕顆粒基質吸力的理論預測——以非飽和黃土為例 162
6.4.1 PSD擬合模型 162
6.4.2 SWCC預測模型 164
6.4.3 一種簡化的SWCC預測模型 168
6.5 本章小結 169

第7章 結論和討論 171
7.1 結論 171
7.2 討論 172

參考文獻 174
附錄 主要程式 181