混凝土離散元BPM模型參數(shù)校核及多目標(biāo)優(yōu)化算法的研究.pdf

1、巖體、陶瓷制品、混凝土等脆性材料在各行各業(yè)發(fā)揮著巨大的作用，迫使人們需要對其進行全新的認(rèn)識與了解，但傳統(tǒng)的解析方法對脆性材料的受力、變形及破壞規(guī)律等力學(xué)問題很難進行深入研究。隨著計算機運算性能的飛速發(fā)展，利用離散元法中的粘結(jié)顆粒模型(Bounded Particle Model，簡稱BPM)來模擬并探究脆性材料的力學(xué)問題已成為一種新型的研究方法。然而該方法在對離散元 BPM模型的參數(shù)進行校核時過程十分繁瑣。為解決上述問題，對離散元 BP

2、M模型參數(shù)校核及多個目標(biāo)值優(yōu)化進行相關(guān)研究，并在混凝土脆性材料的離散元模型中取得成功應(yīng)用。
　　本文的研究內(nèi)容如下：
　　1、綜述了離散元BPM模型的理論及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，指出校準(zhǔn)離散元BPM模型參數(shù)的難點和必要性。
　　2、介紹了離散元PFC軟件中的Fishtank模塊包含的兩種約束鍵形式以及每種約束鍵形式中需要校核的參數(shù)。闡述了脆性材料 BPM模型的構(gòu)建步驟，分析了單軸壓縮數(shù)值模擬試驗對BPM模型宏觀力學(xué)參數(shù)的仿真

3、及計算過程。
　　3、通過正交試驗方法計算分析了以平行約束鍵構(gòu)建的BPM模型參數(shù)對模型的彈性模量、泊松比、單軸抗壓強度這三個宏觀力學(xué)參數(shù)的影響及其顯著程度，這與前人總結(jié)的校核經(jīng)驗高度統(tǒng)一，為校核脆性材料離散元BPM模型提供了適用的理論依據(jù)。
　　4、選擇均勻拉丁方試驗設(shè)計方法對離散元BPM模型的參數(shù)進行采樣。運用響應(yīng)面近似模型法擬合離散元 BPM模型參數(shù)與仿真得出宏觀力學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系，構(gòu)建出C20混凝土的彈性模量、泊松比和

4、單軸抗壓強度的三個響應(yīng)面近似模型，并對模型的決定系數(shù)和調(diào)整決定系數(shù)兩個參數(shù)進行精度檢測，結(jié)果表明構(gòu)建的三個響應(yīng)面近似模型精度較高，能夠替換PFC軟件BPM模型Fishtank模塊進行復(fù)雜的仿真計算過程，為下一步離散元BPM模型仿真得出的多個目標(biāo)值優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。
　　5、概述了優(yōu)化設(shè)計方法及多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法，引出智能計算技術(shù)與多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法相結(jié)合的方法-遺傳算法，并采用精英保留非劣排序遺傳算法對C20混凝土三個響應(yīng)面近似模型