基于图像相关法的砂土直剪试验及其颗粒流数值模拟的任务书.docx

基于图像相关法的砂土直剪试验及其颗粒流数值模拟的任务书
任务书
一、任务背景
在土工工程中，砂土是一种常见的地基材料，其物理和力学性质对工程施工和结构稳定性具有重要的影响。而砂土的力学特性主要包括剪切强度和压缩特性等，因此砂土的直剪试验是其力学特性研究的重要手段之一。近年来，随着计算机及成像技术的发展，基于图像处理方法的试验及模拟研究成为了土工工程研究的热点之一。
本项目旨在通过图像相关法技术，开展砂土直剪试验及其颗粒流数值模拟，为砂土力学特性的研究提供基础和方法支持，为土工工程的实际工程问题提供理论依据和技术支撑。
二、项目内容
1.设计砂土直剪试验并进行实验。首先确定试验所需砂土的物理和力学特性参数，并设计直剪试验装置，进行试验。利用数码相机及其它图像采集设备采集试验过程中的图像数据，记录试验参数及过程。
2.借助图像相关法对砂土直剪试验数据进行处理分析。根据试验过程中采集的图像数据，将其进行处理分析，提取砂土在试验中的运动轨迹和变形特征数据，通过相关法进行分析，得出砂土剪切强度等力学特性参数。
3.基于颗粒流数值模拟理论，建立数值模型模拟砂土在直剪试验过程中的颗粒流数值行为。在确定试验参数和特征后，利用数值模拟软件，建立合适的颗粒流数值模型，并根据试验数据参数进行模拟，并记录相应的数值模拟结果数据。
4.对实验和数值模拟结果进行对比分析，总结结论。将实验数据和数值模拟结果进行对比分析，根据对比结果归纳总结砂土在直剪试验中的力学特性，研究颗粒流行为及规律，并对应用领域进行讨论。
三、项目时间安排
本项目预计用时3个月，具体时间安排如下：
第1-2周：文献检索及重点阅读
第3-4周：试验装置设计及砂土试验材料准备
第5-6周：直剪试验进行及数据收集
第7-8周：图像相关法数据处理分析
第9-10周：颗粒流数值模拟建模及记录数值结果
第11-12周：对比分析实验数据及模拟结果，总结结论
四、预期成果
1.砂土直剪试验数据
2.图像相关法处理分析结果数据
3.砂土颗粒流数值模拟结果数据
4.实验和数值模拟结果的对比分析报告
五、参考文献（仅列举部分）
1.Shakoor,A.,Zerguaa,A.,&Boutleux,A.(2015).Ontheuseofdigitalimagecorrelationforthemeasurementofsnowrheology.AnnalsofGlaciology,56(69),309-318.
2.Li,Y.,Li,B.,Tang,X.,&Zhou,Z.(2018).Numericalsimulationstudyofsoilerosioncausedbywaterflowdepositioninflume.JournalofEnvironmentalManagement,211,138-146.
3.Sun,G.,Zhang,R.,&Dai,Q.(2018).FractalcharacteristicofporestructureevolutionofshalesubjectedtohightemperaturebasedonSEMandMIPimageanalysis.Journalofnaturalgasscienceandengineering,50,81-91.
4.Swillam,S.A.,&Ibrahim,S.S.(2018).Soilbehaviourmodellingunderpost-yieldedresponseusingdiscreteelementmethod.InternationalJournalofGeomechanics,18(9),04018065.
6.Wang,C.,Zhao,J.&Liang,X.(2016).Modelingsanderosion-inducedsandduneevolutiononnaturalbeaches.TransportationResearchPartC:EmergingTechnologies,72,105-117.