Моделирование выемки грунта методом конечных элементов на основе частиц

Процесс выемки грунта представляет собой нелинейную динамическую задачу, включающую геометрическую, материальную и контактную нелинейности. При моделировании выемки грунта необходимо учитывать контактное взаимодействие в изменяющейся геометрии, состоящей из нескольких твердых областей. Метод конечных элементов на основе частиц (PFEM) основан на лагранжевом описании движения сплошной среды. PFEM особенно хорошо подходит для моделирования движения жидкости со свободными поверхностями. Применение PFEM к моделированию выемки грунта включает перестроение сетки, использование концепции α-форм для обнаружения границы области, законов контактной механики, определяющих соотношений материала и моделей износа поверхности. Все эти компоненты корректно согласуются для количественной оценки выемки и соответствующего ущерба, наносимого грунту. Параметры эрозии и износа грунта/горной породы определяют развитие процесса выемки. Представленные в статье предварительные результаты показывают, что PFEM является весьма подходящим инструментом для моделирования процессов выемки грунта.