椭球颗粒体系宏、细观特性的3维离散元分析

作     者：肖浩波 漆天奇 杨舒涵 周伟 刘嘉英 XIAO Haobo;QI Tianqi;YANG Shuhan;ZHOU Wei;LIU Jiaying

作者机构：长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430072 流域水安全保障湖北省重点实验室湖北武汉430072 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 浙大城市学院土木工程系浙江杭州310015 城市基础设施智能化浙江省工程研究中心浙江杭州310015 

基　　金：浙江自然科学基金项目(Y22E090002) 国家自然科学基金项目(51909194) 长江设计集团有限公司自主创新项目(CX2020Z47) 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2023年第55卷第6期

页      码：78-86页

摘      要：颗粒材料由大量不同形状的离散颗粒组成,其力学特性与构成颗粒体系的颗粒形状密切相关。目前,关于颗粒形状对颗粒材料剪切强度的影响已有大量的物理试验或数值模拟试验研究,而非球形颗粒材料在复杂应力路径下的宏、细观力学特性认识还不够充分。本文采用离散单元法(DEM)对按一定级配生成的不同伸长率的椭球颗粒体系进行等σ_(3)(第3主应力)及等b(中主应力比)的真三轴加载数值模拟试验,研究椭球颗粒体系的3维宏、细观力学特性,并验证常用3维强度准则对椭球颗粒体系的适用性。结果表明:在3维加载路径下,不同于圆球颗粒体系宏、细观演化规律的一致性,椭球颗粒体系的宏观应力面与细观组构面演化规律不一致,宏观应力比与强接触网络组构偏值/均值比线性不为1,这是因为椭球颗粒体系弱接触网络对宏观应力的贡献;椭球颗粒体系宏观体应变、细观法向接触力分布、接触数目及配位数分布等宏、细观指标与加载路径无关;随着椭球伸长率LAR增大,Mohr–Coulomb准则、Lade–Duncan准则、Mastsuoka–Nakai准则及施维成3维强度准则对φ_(max)(峰值内摩擦角)–b关系预测准确度逐渐增大,其中,Lade–Duncan准则能更好地拟合不同加载路径下椭球颗粒体系的数据点。研究为真实应力状态下椭球颗粒材料的宏、细观特性的认识提供了一定的理论基础。

主 题 词：离散元 颗粒形状 真三轴数值试验 3维强度准则 宏、细观特性 

学科分类：08[工学] 080104[080104] 0815[工学-矿业类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.15961/j.jsuese.202200615

馆 藏 号：203124349...