买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：东北大学

摘要：本发明涉及一种基于颗粒流模拟含可燃冰沉积物可燃冰分解过程的计算方法，基于离散单元法，对线性平行胶结模型PB进行改进，建立考虑可燃冰胶结复合失效模式、可燃冰赋存几何形态及胶结残余约束的改进线性平行胶结模型I‑PB，创新性地提出了基于可燃冰胶结宽度连续衰减的含可燃冰土分解效应计算方法，通过C++编写包装为独立的计算模块，集成入所建立的I‑PB接触模型中，通过与PFC2D软件实现接口，进行迭代求解，通过参数标定建立胶结半径乘子与可燃冰分解度的对应关系，通过采用柔性膜颗粒边界替换竖向墙体，以模拟室内试验中采用液体介质通过橡胶模对含可燃冰土试样施加围压，使离散元模拟所得的数值试样变形特性与剪切带发展特征与室内试验相近，考虑不同饱和度及不同围压条件，实现含可燃冰土双轴剪切试验。本发明能够很好地对含可燃冰土分解进行模拟,能考虑到线性平行胶结接触模型由于压缩引起的胶结破坏以及破坏后可燃冰对土体颗粒的残余约束,并能大大提高模拟的计算效率。

主权项：1.一种基于颗粒流模拟含可燃冰沉积物可燃冰分解过程的计算方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1采用在PFC2D6.0版本软件中的可由用户自行编辑的项目模板ProjectTemplate，在指定的配置环境里Qt5.12+MSVS2017通过C++语言编写插件Plugins建立由平行胶结部分和反映土颗粒接触特性的滚动阻力部分组成的I-PB接触模型，编写的C++插件由项目模板编译为动态链接库dynamiclinklibrary，DLL文件，与PFC实现接口进行计算；2在所建立的I-PB模型中，引入了可燃冰赋存几何形态的参数化计算方法，其中胶结宽度为决定可燃冰细观赋存形态的重要参数，同时直接决定土颗粒骨架间可燃冰胶结的刚度及强度,因此，本方法以胶结宽度的持续衰减过程等效模拟土颗粒骨架间可燃冰持续分解过程,为定量描述胶结宽度的衰减，引入胶结宽度乘子λB，可燃冰分解过程可视为λB所控制的的持续衰减过程,在离散元计算过程中，λB随时间t的增加不断减小，相应的，胶结宽度持续减小： 式中，λB,per为胶结宽度乘子衰减速率，s-1；为胶结形成时的可燃冰初始胶结宽度,m；dt为模拟计算时间步,s；t0为分解开始的时间,s；将所提出的可燃冰分解等效计算方法通过C++编写包装为独立的计算模块，并集成入所建立的I-PB接触模型中，通过与PFC2D软件实现接口，进行迭代求解；3基于I-PB接触模型建立柔性边界含可燃冰土离散元数值试样:3.1在由墙体单元wall组成的容器中生成指定颗粒密度与初始孔隙率的土颗粒，土颗粒与土颗粒间和土颗粒与墙体单元间均设置为线性接触模型,计算至平衡后，通过伺服机制对数值试样施加初始固结压力；3.2用竖向柔性膜颗粒边界替换竖向墙体，为保证分解过程中柔性膜边界不发生破坏，设置膜颗粒间的胶结强度,柔性膜颗粒边界替换完成后，保持围压值不变并计算至平衡；3.3基于指定可燃冰饱和度,设置土颗粒间的I-PB接触模型包含可燃冰分解计算模块,土颗粒与膜颗粒墙体单元间仍为线性接触模型,保持围压值不变计算值平衡；4基于不同分解度的细观参数标定:4.1对分解度为100％的含可燃冰土试样纯土试样反复开展双轴剪切试验进行参数标定,由于在完全分解的试样中不存在可燃冰，这时接触模型仅为I-PB模型中的线性滚动阻力部分,值得注意的是，这一步中获得的线性滚动阻力部分参数，也同样为剩余不同分解度含可燃冰土试样颗粒间线性滚动阻力的接触参数；4.2对未分解分解度0％的含可燃冰土由于可燃未分解，胶结宽度乘子λB为1反复开展双轴剪切试验，标定I-PB模型中胶结部分细观接触参数；4.3根据步骤4.1和4.2所得到的细观接触参数，通过逐步减小λB，分别对不同分解度的含可燃冰土进行标定,反复开展双轴剪切试验，获得不同分解度所对应的λB；5含可燃冰土双轴分解试验流程:5.1通过上下墙体以及竖向柔性膜颗粒边界对试样施加目标围压进行各向同性固结并计算至平衡；5.2围压施加完成后，使上部墙体以一定的轴向应变率向下移动，对试样进行准静态的轴向剪切以施加偏压，同时监测偏压值，当偏压值达到目标大小时，停止加载,偏压施加全程通过柔性膜颗粒边界持续施加恒定的围压；5.3启动I-PB接触模型中的可燃冰分解计算模块，进行含可燃冰土双轴分解试验。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 东北大学 一种基于颗粒流模拟含可燃冰沉积物可燃冰分解过程的计算方法