初始组构影响砂土液化势的细观数值模拟

基于PFC2D椭圆颗粒单元的二次开发,通过制备3种不同初始颗粒定向的数值试样,分别为随机定向(R试样)、水平定向(H试样)和竖直定向(V试样),研究了初始组构对砂土液化势的影响。数值试验采用常体积(面积)循环等应变幅加荷条件,试验过程在对比分析3种不同颗粒定向试样液化宏观力学响应的同时,从颗粒尺度层面探讨了不同颗粒定向试样的初始组构特征,揭示了初始组构影响砂土液化势的细观力学机理。结果表明,颗粒规则定向的试样其抗液化强度要高于随机定向试样,在细观机理上与不同颗粒定向试样的初始平均接触数有关,砂土的液化过程是一个组构各向异性的演化过程。

初始组构各向异性对类砂土直剪试验影响的非圆颗粒组模拟

针对圆形和单粒组颗粒模拟试验的缺陷,基于PFC2D的clump命令,开发了非圆形颗粒组,采用单向法、各向同法和沉积法生成不同初始组构特征的试验样品,模拟了砂土直接剪切试验过程.探讨了初始组构各向异性对砂土抗剪强度与剪胀性的影响规律,研究了剪切过程中力链的演化形式,分析了颗粒旋转以及剪切带内外颗粒长轴定向的变化特征.数值试验结果表明:颗粒初始组构的差异对抗剪强度的影响较大,对材料的剪胀性以及内摩擦角的影响较小;剪切过程应力主轴发生了偏转,颗粒接触角向主应力方向靠拢;颗粒旋转主要发生在8倍于平均颗粒半径的条带内,颗粒长轴定向也发生了偏转,偏转方向与主应力偏转方向相同,但滞后于主应力的偏转速度;初始组构的不同影响剪切带内颗粒的旋转速度.

初始组构影响砂土直剪力学性状的数值模拟

文中基于PFC2D非圆颗粒单元的二次开发,通过制备两种不同初始颗粒定向的数值试样,分别为水平定向(H试样)和竖直定向(V试样),研究了初始组构对砂土直剪力学性状的影响。数值试验过程在对比分析两种不同颗粒定向试样直剪宏观力学响应的同时,从颗粒尺度层面探讨了不同颗粒定向试样的初始组构特征,揭示了初始组构影响砂土直剪的细观力学机理。结果表明,颗粒竖直定向的试样其抗剪强度要高于水平定向试样,在细观机理上不同颗粒定向试样的初始平均接触数有关。

初始组构各向异性砂土半模直剪试验的数值模拟

本文应用PFC2D软件模拟不同各向异性砂土在半模直剪试验的表现,并通过软件观测其细观层面的变化。结果表明在相同围压下砂土颗粒的各向异性对砂土抗剪强度的影响非常明显。细观层面上发现影响砂土抗剪强度的主要是与颗粒接触数有关,最后达到残余状态时试样的孔隙率,接触数等均达到一个稳定值与初始组构无关。

椭圆颗粒层理面定向对密实颗粒试样单剪力学特性的影响(英文)

目的:利用离散元数值模拟技术,从宏细观角度探究单剪受荷模式下,颗粒定向引起的层理面效应对数值试样强度与变形特征、应力-剪胀关系以及组构各向异性演化的影响及其机理。创新点:1.分析了单剪受荷条件下应力主轴偏转引发的主应力与主应变增量之间的非共轴效应,针对密实颗粒试样,研究了初始层理面倾角对非共轴应力-剪胀关系的影响;2.从细观力学角度,研究了应力主轴偏转条件下初始不同层理面试样的应力诱发组构各向异性特征,提出了一个可以考虑初始层理面效应的应力-接触力-组构经验关系式。方法:1.采用离散元团聚颗粒方法构建初始不同层理面定向的数值试样;2.采用傅里叶级数近似法对数值试样细观组构各向异性演化规律进行统计和定量数学分析;3.通过与已有文献数值模拟和室内试验结果的对比,探讨密实颗粒数值试样的单剪特性及非共轴应力-剪胀关系。结论:1.初始层理面定向显著影响数值试样的单剪强度与体变特征,且在定量上能与室内物理试验结果进行对比;2.在单剪受荷模式下,初始层理角越大,非共轴效应越显著;3.随着应力主轴的偏转,颗粒定向各向异性主方向逐渐趋于大主应力面作用方向,而接触法向各向异性的主方向基本垂直于颗粒定向各向异性主方向。4.本文提出的应力-接触力-组构关系式能够较好的反映颗粒定向对试样抗剪强度的影响。