颗粒材料的离散颗粒集合体-Cosserat连续体两尺度模拟

以沙、土、粉渣等一类材料为工程背景，基于平均场理论的均匀化方法，借鉴针对纳米材料发展的连接尺度方法，发展在细、宏观尺度上分别采用离散颗粒模型（和离散元法）与Cosserat连续体模型（和有限元法）的颗粒材料力学行为数值模拟的多尺度分析模型与相应的高效和精确的计算方法。在细观尺度上发展导致高阶宏观Cosserat连续体的二阶计算均匀化途径。建立高阶均匀化下细、宏尺度运动学与动力学变量之间的关系，及表征元的边界条件。研究和发展对于颗粒材料的DE/FE（离散元/有限元）连接尺度方法。在热动力学框架及细、宏尺度一致性条件下，推导耦合的细、宏尺度边值问题的公式和和全局-局部计算的一般算法及有效且具精度的多尺度计算方法。综合现有的离散颗粒材料细观本构模型，在假定材料宏观的弹性和塑性模型前提下，建立颗粒材料细、宏观本构模型及参数之间关系，并应用于应变局部化等渐近破坏问题的数值模拟。