局部加卸载下散粒体中接触力的残留特性及细观机理

基于光弹试验分析了正五棱柱颗粒体系在一个分级加卸载周期下力链和颗粒位移的演化过程.结果表明,强力链上的接触力和颗粒位移在卸载释放时均存在"残留"现象,卸载阶段颗粒位移正响应区域大于加载阶段.定义量纲一化的位移恢复率ηd(-1<ηd<1)描述颗粒运动轨迹,并给出颗粒运动的五种类型所对应的ηd取值;随着深度的增大,ηd逐渐增大.力链和颗粒位移的演化特性表明,存在一个临界荷载值,当附加荷载高于临界值时,散粒体内残留接触力处于稳定平衡状态;当卸载至临界值时,残留接触力达到极限平衡状态,进一步卸载残留接触力将快速释放,并引起颗粒位置重分布.

局部加卸载下颗粒体系接触力残留与应力残留的关系

以正五棱柱颗粒体系加卸载的光弹试验为基础,通过条纹解析量化了特征颗粒所受接触力,揭示了卸载过程中接触力的演化特征.结果表明:卸载阶段浅层颗粒间基本无残留接触力,而深层颗粒间存在显著接触力残留;最后一级荷载为临界荷载.采用离散元模拟重现了光弹试验,数值模拟所得接触力链、残留接触力及颗粒位移与光弹试验一致,从而验证了数值模拟的有效性.基于数值模型分析了加卸载阶段颗粒体系的应力演化,得出应力与接触力链、残留应力与残留接触力的空间分布均一致.