●第1章連續離散耦合分析方法1
1.1接觸力模型2
1.1.1接觸問題的一般描述2
1.1.2二維情況下的接觸力計算3
1.1.3三維情況下的接觸力計算6
1.1.4線性接觸模型9
1.2接觸檢索10
1.3顆粒變形13
1.3.1應力應變關繫13
1.3.2動力平衡方程17
1.3.3顯式時域積分20
1.4本章小結20
參考文獻21
第2章顆粒形狀和顆粒破碎23
2.1隨機多面體顆粒24
2.2三維激光掃描顆粒25
2.3顆粒形狀表征27
2.4內聚力開裂模型30
2.4.1裂紋起裂準則32
2.4.2裂紋擴展準則34
2.5本章小結36
參考文獻36
第3章單顆粒的破碎特性39
3.1真實形狀顆粒破碎模擬40
3.1.1顆粒形狀數據庫40
3.1.2單顆粒壓縮試驗42
3.1.3開裂和破碎模式43
3.1.4顆粒破碎強度統計46
3.1.5顆粒碎片質量分布48
3.2顆粒破碎強度的尺寸效應49
3.2.1尺寸效應研究進展49
3.2.2顆粒壓縮試驗50
3.2.3界面強度的敏感性51
3.2.4破碎強度的統計分析53
3.3局部約束模式對顆粒破碎的影響54
3.3.1顆粒局部約束模式54
3.3.2多約束顆粒壓縮試驗56
3.3.3破碎模式和破碎強度60
3.4本章小結63
參考文獻64
第4章單顆粒的衝擊破碎特性71
4.1衝擊碎片形狀與分形特性72
4.1.1衝擊破碎研究進展72
4.1.2單顆粒衝擊試驗73
4.1.3破碎模式和碎片統計77
4.2不同斷裂機制對衝擊破碎的影響85
4.2.1衝擊破碎模擬85
4.2.2損傷-碎裂相變88
4.2.3開裂模式89
4.2.4碎片統計分布92
4.3無序性對脆性材料衝擊破碎的影響95
4.3.1顆粒無序性95
4.3.2顆粒衝擊試驗96
4.3.3破碎模式與碎片統計96
4.3.4無序性影響機制100
4.4本章小結102
參考文獻103
第5章考慮顆粒破碎的岩土顆粒材料宏細觀力學特性111
5.1顆粒破碎的力學機制112
5.2三軸壓縮數值試驗112
5.3顆粒破碎對宏細觀力學特性的影響113
5.3.1宏觀力學特性113
5.3.2圍壓影響116
5.3.3破碎強度影響119
5.3.4能量耗散120
5.4本章小結122
參考文獻123
第6章復雜加載路徑下的堆石體宏細觀力學特性125
6.1真三軸數值試驗126
6.1.1數值試樣126
6.1.2細觀參數128
6.1.3應力應變不變量129
6.2數值試驗驗證130
6.2.1常規三軸應力路徑試驗130
6.2.2常規加卸載應力路徑試驗131
6.3等靜水壓力等中主應力繫數的應力路徑的三軸試驗132
6.3.1加載路徑132
6.3.2宏觀力學響應133
6.3.3剪脹特性138
6.3.4三維強度準則140
6.3.5細觀組構信息147
6.4等比例應變路徑試驗156
6.4.1材料失穩156
6.4.2加載路徑158
6.4.3宏觀力學響應160
6.4.4細觀組構信息164
6.5本章小結176
參考文獻177
第7章考慮顆粒延遲破碎的堆石體流變特性181
7.1堆石體流變機理182
7.2顆粒的延遲破碎183
7.2.1亞臨界裂紋擴展理論183
7.2.2顆粒強度劣化模型184
7.2.3流變時間策略188
7.3堆石體流變數值試驗189
7.3.1雙軸流變數值試驗189
7.3.2顆粒強度劣化模型驗證190
7.3.3參數敏感性分析192
7.3.4細觀組構信息194
7.4堆石體的流變特性196
7.4.1風化侵蝕和循環加載的影響196
7.4.2堆石體流變的應力歷史依賴性198
7.5本章小結200
參考文獻201
第8章基於分形理論的堆石料級配優化203
8.1分形理論及其在岩土工程中的應用204
8.2顆粒粒徑-質量分形模型204
8.3堆石料的級配分形特性206
8.3.1原型級配分形206
8.3.2室內試驗級配分形208
8.3.3單顆粒破碎分形211
8.4堆石料壓實度試驗212
8.5三軸剪切數值試驗214
8.5.1常規三軸數值試驗214
8.5.2宏觀力學特性215
8.5.3細觀組構信息217
8.6級配評價指標222
8.7本章小結223
參考文獻224

看似簡單的顆粒材料，卻能夠表現出遠比固體、流體更復雜的物理力學特性，如壓硬性、剪脹性、各向異性、路徑相關性等。這些復雜的物理力學特性與其離散性、多尺度和能量耗散機制有關。岩土工程、水利工程、道路橋梁工程等的附存環境或建築材料中相當大一部分是由離散形式的顆粒材料組成，如砂土、碎石、粗粒土等，可統稱為岩土顆粒材料。岩土顆粒材料的力學特性直接影響堆石壩、堤防、地（路）基等工程的設計、施工和運行，因此受到廣泛關注。本書以水利工程、岩土工程中的岩土顆粒材料為研究對像，針對其形狀不規則、易破碎的特點，建立基於連續離散耦合分析方法的岩土顆粒材料細觀數值模擬方法，繫統開展顆粒動靜態破碎、顆粒形狀表征和集合體細觀數值試驗研究。本書可作為土木工程、水利工程、地質工程、冶金工程等相關專業的科研工作者、研究生的參考用書，也可供對顆粒材料有興趣的相關專業工程技術人員參考閱讀。