基于物质点法的土壤切削过程数值模拟分析

在土壤切削数值模拟研究中,常见的有限元法会因网格扭曲变形严重而减慢甚至终止,而离散元法存在土壤参数标定复杂等问题。针对以上问题,为提高土壤切削数值模拟精度,采用数值计算方法——物质点法,基于土壤的理想弹塑性本构关系以及莫尔-库伦失效准则和最大主应力失效准则建立了土壤切削模型。将数值模拟结果同已发表的试验数据对比,发现在土壤不同区域的变形预测及其动态演化过程中,本文数值模拟结果同试验结果高度吻合:剪切角误差不超过2.5°、剪切长度平均误差为10.4mm;在土壤发生剪切失效时,对土壤切削阻力预测精度较高,平均误差为3.4%。验证了物质点法在土壤切削过程模拟的可行性与有效性,为土壤切削过程的数值模拟提供了新思路。