离散元颗粒流软件（PFC）在道路工程中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈俊，张东，黄晓明 著

图书标签:

• 离散元法
• 颗粒流
• PFC
• 道路工程
• 岩土工程
• 数值模拟
• 力学分析
• 土力学
• 工程应用
• 计算力学

出版社： 人民交通出版社股份有限公司

ISBN：9787114116674

版次：1

商品编码：11646693

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-01-01

用纸：胶版纸

页数：242

字数：275000

正文语种：中文

内容简介

　　《离散元颗粒流软件（PFC）在道路工程中的应用》系统地讲述了在道路工 程材料性能分析中应用离散元颗粒流软件PFC2D／3D 的基本理论和方法。主要内容包括：离散元方法的基 本原理、PFC2D／3D软件介绍、PFC的接触模型及其参 数、集料的重构与沥青混合料离散元试件的生成、集 料和沥青混凝土基本力学性能的离散元分析实例、沥 青混凝土开裂问题的离散元分析实例、沥青混凝土高 温变形问题的离散元分析实例以及荷载作用下沥青路 面结构响应的离散元分析实例。
　　《离散元颗粒流软件（PFC）在道路工程中的应用》适合于从事公路设计、研究的技术人员以及 各院校师生学习参考。

内页插图

目录

第1章 概述
1.1 土木工程中的数值分析方法
1.2 离散元方法的历史、发展及应用现状
1.3 道路工程中的典型问题
1.4 本书的主要内容
本章参考文献

第2章 离散元方法的基本原理
2.1 离散元方法的基本思想
2.2 离散元方法的基本假定
2.3 离散元方法的计算原理
本章参考文献

第3章 颗粒流程序PFC2D／3D
3.1 离散元方法与颗粒流程序PFC
3.2 颗粒流程序PFC的组成与工具
3.3 颗粒流程序PFC的常用命令
3.4 颗粒流程序PFC的文件类型
3.5 颗粒流程序PFC的FISH语言
本章参考文献

第4章 颗粒流程序PFC的接触模型及其参数
4.1 PFC中的接触本构模型
4.2 微观参数和宏观参数的关系
4.3 沥青混合料的接触本构模型和微观力学参数
本章参考文献

第5章 集料的重构与沥青混合料离散元试件的生成
5.1 二维沥青混合料离散元试件的生成
5.2 基于离散单元相互重叠算法的三维集料颗粒重构和沥青混合料离散元试件的生成
5.3 基于随机切割算法的三维集料颗粒重构和沥青混合料离散元试件的生成
本章参考文献

第6章 集料和沥青混凝土基本力学性能的离散元分析实例
6.1 沥青混合料中集料力学特性研究
6.2 集料的三轴剪切试验模拟
6.3 沥青混合料动态模量试验的离散元模拟
6.4 沥青混合料各向异性研究
本章参考文献

第7章 沥青混凝土开裂问题的离散元分析实例
7.1 沥青混合料小梁断裂试验模拟
7.2 沥青混合料劈裂试验的离散元模拟
本章参考文献

第8章 沥青混凝土高温变形问题的离散元分析实例
8.1 沥青混合料蠕变试验的离散元模拟
8.2 沥青混合料车辙试验的离散元模拟
本章参考文献

第9章 荷载作用下沥青路面结构响应的离散元分析实例
9.1 路面结构的离散元模型与参数
9.2 静止荷载作用下路面结构响应
9.3 振动荷载作用下路面结构响应
9.4 移动荷载作用下路面结构响应
本章参考文献

离散元法在土木工程中的前沿应用与实践 本书聚焦于离散元方法（DEM）在土木工程领域，特别是岩土工程、结构工程以及材料科学中的前沿应用与深入实践。本书旨在为从事土木工程、岩土工程、材料科学、结构设计与施工领域的工程师、研究人员及高校师生提供一本系统、全面且兼具理论深度与工程实用性的参考手册。 内容概述与结构安排 本书内容分为理论基础、关键技术、典型应用案例三大板块，层层递进，确保读者能够从宏观认知到微观模拟，再到实际工程问题的解决。 第一部分：离散元理论与数值方法基础 本部分深入浅出地介绍了离散元法的基本原理、发展历程及其在土木工程中的理论优势。 1. 离散元法的基本原理与数学模型 接触力学基础： 详细阐述了颗粒间的接触模型，包括粘滞接触、摩擦接触、粘结接触等，重点分析了Hertz-Mindlin接触模型的适用性及参数标定。 运动学与动力学： 讲解了牛顿-欧拉方程在颗粒系统中的应用，时间步长的选择标准，以及如何处理系统的稳定性和收敛性问题。 颗粒形状的模拟： 区别于传统的圆形或球形颗粒，本书深入探讨了非球形颗粒（如椭球、凸多面体、多面体组合）的建模方法及其对宏观力学性能的影响。讨论了如何通过聚合物或Super-quadric模型提高几何描述的真实性。 2. 扩展的离散元模型（FEM/DEM耦合） 有限元与离散元的耦合（FEM/DEM）： 重点阐述了如何将宏观连续体（如混凝土梁、面板）用有限元网格离散化，而将填料、骨料、裂缝扩展用离散元模拟，实现更精细的相互作用分析。 流固耦合（FVM/DEM）： 介绍了如何将流体力学计算（如CFD）与颗粒运动模拟相结合，用于分析水土相互作用、泥石流、地下水渗流对边坡稳定性的影响。 3. 随机性与本构关系 随机性引入： 讨论了如何根据工程材料的实际分布，通过概率统计方法生成具有真实粒径分布、孔隙率和密实度的颗粒系统。 宏观本构关系推导： 阐述了如何通过离散元模拟，反演出岩土材料（如砂土、碎石土、混凝土拌合物）的宏观应力-应变关系、剪胀性、屈服面等关键本构参数。 第二部分：关键计算技术与软件实现 本部分侧重于离散元模拟中的实际操作技巧、算法优化以及后处理方法。 1. 高效计算策略与并行化 近邻搜索算法优化： 详细分析了空间划分技术（如单元格列表法、树结构）在加速接触检测中的应用与效率对比。 GPU加速与并行计算： 探讨了如何利用现代图形处理器（GPU）和多核中央处理器（CPU）进行大规模颗粒系统的并行计算，以应对百万级甚至千万级颗粒的模拟需求。 2. 模拟过程中的边界条件与约束 周期性边界条件： 讲解了周期性边界在模拟无限大材料体时的应用，以及如何处理周期性边界下的接触力计算。 加载方式模拟： 详细描述了模拟单轴压缩、三轴剪切、动三轴加载等标准岩土试验的详细步骤和参数设置。 3. 模拟结果的后处理与可视化 微观参数提取： 介绍了如何从模拟结果中提取诸如接触力链、孔隙结构演化、应力传递路径等微观信息。 可视化技术： 讨论了如何高效地可视化颗粒运动、应力分布和裂纹扩展过程，并强调了数据降维和特征提取的重要性。 第三部分：离散元在土木工程中的典型应用研究 本部分结合前沿研究成果，展示了离散元方法解决复杂工程问题的能力。 1. 岩石力学与隧道工程 岩体结构与损伤模拟： 模拟不同节理或裂隙组合的岩体在围岩压力下的力学响应，预测隧道开挖过程中的围岩稳定性。 爆破效应分析： 结合爆炸力学模型，模拟爆破荷载作用下岩体的破碎过程与飞溅效应。 2. 结构材料的细观力学 混凝土微裂缝萌生与扩展： 模拟骨料、水泥浆体和界面过渡区（ITZ）的离散单元特性，研究混凝土在受拉、受压状态下的损伤机制和抗裂性能。 砌体结构与砖石抗震： 模拟砖块与砂浆的接触行为，分析砌体结构在地震荷载下的非线性响应和整体破坏模式。 3. 边坡稳定与地质灾害模拟 降雨入渗与固结影响： 模拟降雨入渗对土体孔隙水压力和有效应力的影响，进而分析边坡失稳的触发机制。 松散堆积体分析： 模拟滑坡或泥石流中松散颗粒流体的运动特性、能量耗散以及流态化过程。 4. 特殊工程环境模拟 冻土力学： 探讨在考虑冰晶或冻结界面影响下，冻土的力学特性与冻融循环下的强度退化。 高应变率加载： 模拟冲击或爆炸荷载下土体和结构的响应，研究材料的动态增强效应。 读者对象与学习价值 本书不仅适合于需要使用商业或开源离散元软件（如LIGGGHTS, YADE, EDEM等）进行高级模拟的研究生和工程师，也为土木工程专业本科生提供了深入了解材料微观行为和先进数值模拟方法的窗口。通过本书的学习，读者将能够： 1. 建立精确的离散元模型： 掌握如何将真实的工程问题抽象为合适的颗粒系统和接触模型。 2. 优化计算效率： 了解并行计算和算法优化的关键技术，以处理大规模工程模拟。 3. 深度解读模拟结果： 能够从微观层面分析宏观力学现象背后的物理机制。 4. 拓宽应用视野： 掌握离散元方法在处理非连续介质问题上的强大能力，并能将其应用于解决复杂的岩土、结构及材料科学问题。 本书强调从工程实际问题出发，结合严格的数值方法，为土木工程的数字化模拟和性能预测提供了一套强有力的工具和方法论支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题直指“应用”，这让我不禁想到了复杂交通荷载下的结构响应模拟。现阶段的道路设计多依赖于传统的有限元分析，它在处理不连续体和界面行为时总是显得力不从心。PFC在模拟车辆长期荷载作用下的疲劳损伤累积和车辙形成机制方面具有得天独厚的优势。我特别期待书中能详细阐述如何将动态的交通流信息（速度、轴载、频率）转化为PFC中的加载条件。例如，如何模拟沥青层在低温和高温下的不同粘弹性行为，并通过颗粒间的滑动和重排来解释车辙的产生，而非仅仅归咎于宏观材料的蠕变。如果书中能深入到水分侵入对路基颗粒接触网络的影响，并以此解释冬季冻融循环对路面早期破坏的加速作用，那这本书的深度和前瞻性将得到质的飞跃。简而言之，我需要看到的是，PFC如何帮助我们预判那些需要数年才能显现的结构退化过程，而不是仅仅复现已知的破坏现象。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我对这本书抱持着一种审慎的乐观态度。道路工程领域的研究资料汗牛充 বুকে，但真正能将复杂的数值模拟方法与工程实际的成本控制和施工效率紧密结合的著作却凤毛麟角。我更关注的是，作者如何处理PFC模型中材料本构模型的选择与参数校准的难度。理论上，PFC可以模拟砂石、碎石、沥青等多种颗粒的接触行为，但在实际应用中，如何根据室内试验数据（如直剪试验、三轴压缩试验）反演出精确的摩擦角、恢复系数和粘结力参数，是决定模拟结果可靠性的生命线。如果书中只是简单地给出一组参数值，而没有深入探讨敏感性分析——即哪几个参数对整体宏观力学响应影响最大，以及在参数不确定时如何进行鲁棒性评估，那么这本书的指导意义就会大打折扣。我希望看到的是一套详尽的、可供复制的参数化工作流程，指导工程师们如何高效地将试验数据转化为可信的CFD输入，从而指导我们优化路面结构的层间粘结和基层稳定性设计。

评分☆☆☆☆☆

《离散元颗粒流软件（PFC）在道路工程中的应用》这本书的出版，无疑为我们这些长期在道路工程领域摸爬滚打的工程师们提供了一张进入数字化模拟新世界的通行证。不过，作为一名实际操作者，我更关心的是，这本书能否真正解决我们日常工作中遇到的那些棘手的“疑难杂症”。我特别期待看到它如何深入剖析沥青混合料的级配优化与压实过程的微观机理。毕竟，现场的压实度问题一直是困扰我们的一大难题，传统的经验公式往往难以精确预测不同温度、不同压实功度下的颗粒重排规律。这本书如果能结合PFC软件的强大可视化能力，详细展示沥青和集料颗粒在振动压实过程中动态接触力的变化，以及孔隙率是如何随时间演变的，那才算真正抓住了问题的核心。我希望看到的是，书中能提供具体的案例研究，比如如何利用软件模拟不同形状和粒径的骨料组合，找出在特定交通荷载和气候条件下，结构最稳定的颗粒骨架形态，而不是停留在软件功能的简单罗列上。对我们来说，从理论到实践的无缝对接才是衡量一本技术专著价值的关键标尺。

评分☆☆☆☆☆

从工程教育和知识传承的角度来看，我关注的是这本书的可读性和教学实用性。对于刚接触离散元方法的学生或初级工程师而言，PFC的输入文件和复杂的后处理流程往往是劝退的主要原因。因此，这本书的价值不仅在于其研究深度，更在于其知识传递的效率。我希望看到，书中不仅有理论讲解，更要有大量的、注释清晰的输入文件实例和图形化后处理脚本。例如，如何快速生成一个符合特定级配曲线的颗粒集合，如何用Python或C++接口实现自定义的反馈机制，这些都是提升学习曲线的关键。如果这本书能像一本高质量的工具手册一样，让读者能够带着自己的工程问题，迅速上手并完成第一个有效的模拟项目，那么它将成为道路工程领域一个不可或缺的参考资料，极大地降低高新技术在行业内普及的门槛。

评分☆☆☆☆☆

作为一名侧重于新材料研发与结构试验的研究人员，我更关注的是PFC在非常规材料模拟中的潜力，尤其是对于新型再生骨料或改性沥青混合料的力学特性解析。传统试验难以清晰捕捉到改性剂（如聚合物）在颗粒间形成的微观界面层对整体强度的贡献。这本书如果能提供关于如何定制PFC中的复杂接触模型（例如，引入粘附力或温度依赖性粘弹性接触算法）的章节，那就太有价值了。我希望看到，通过PFC模拟，我们能够清晰地区分出骨料颗粒间的剪切破坏和沥青膜的拉伸破坏在整体破坏过程中的贡献比例。这不仅仅是模拟，更是一种“虚拟试验”的手段，能够指导我们优化新材料的配合比，用更少的现场试错成本来确定最佳设计方案。如果这本书仅停留在标准级配砂石的模拟上，那么它对前沿材料研究的推动力就显得有些保守了。

评分☆☆☆☆☆

挺好的………………

评分☆☆☆☆☆

西还ok，但是有点脏了，希望下次发货的时候多注意一下

评分☆☆☆☆☆

书挺快的，晚上11点下单，第二天上午九点就到货了。不过类似于博士论文某些章节的样子 书的内容质量一般

评分☆☆☆☆☆

东西很好，给力！下次再买

评分☆☆☆☆☆

没其他相关书籍了只好买这本。。。。

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一直在用

评分☆☆☆☆☆

好好好好好好好好

评分☆☆☆☆☆

是本好书。印刷质量也挺好。

评分☆☆☆☆☆

书挺快的，晚上11点下单，第二天上午九点就到货了。不过类似于博士论文某些章节的样子 书的内容质量一般