颗粒体材料在压缩位移控制加载条件下的力学行为及界面参数对它的影响

采用连续介质快速拉格朗日分析程序(FLAC),模拟了颗粒体材料在压缩位移控制加载条件下的力学行为及破坏过程。颗粒及它们之间的界面被离散为尺寸相同的单元。颗粒被视为各向同性的弹性材料,而界面被视为弹性-应变软化-理想塑性材料。界面完全破坏之后,其内聚力为零而内摩擦角不为零,因而适于模拟颗粒之间的摩擦行为。在双轴压缩条件下的计算结果表明,压应力通过颗粒之间的接触,以应力线的方式在试样的垂直方向上传递,最终形成了清晰、有序的图案,而剪切应变增量的高值区主要位于一些界面上。从剪切应变增量的高值区中能发现试样中的最薄弱环节。此外,还研究了试样两侧的压应力、界面的初始内聚力及内摩擦角对试样的应力—时步曲线的影响。

岩土材料物质成分对峰后性能影响的力学模型

利用混合定律,对仅适用于均匀直径颗粒体材料的梯度塑性理论进行了修改。对多直径颗粒体材料的剪切带的分析表明,构成岩土材料的各组分尺寸及含量都对剪切带内部的局部塑性剪切应变分布及其宽度有影响。在三轴压缩条件下,得到了由多直径颗粒体材料构成的岩样的差应力-应变曲线的峰后斜率的表达式。该斜率受各组分的力学性质、几何性质、含量及剪切带倾角影响。将不同围压及不同超径颗粒含量条件下的实验结果和理论结果进行了比较,验证了理论模型的正确性。

亚塑性理论简介

简要介绍了亚塑性理论和亚塑性本构模型以及在颗粒材料力学分析上的应用。详细地介绍了亚塑性模型参数的确定方法。亚塑性本构模型不是从弹塑性理论发展而来,它是以非线性张量为基础,没有屈服面、塑性势、流动法则、硬化定律以及把变形分解为弹性和塑性部分等概念。亚塑性在很多方面具有一定的优越性,特别是涉及到应力水平非常低或者非常高的情况。

一种基于概率密度函数的DEM试样生成法

离散元模拟颗粒材料力学性能时,为保证生成数值试样级配曲线的连续性以及与所需级配曲线的吻合性,基于概率密度函数法,提出一种用于制备颗粒流离散单元法数值试样的新方法。定义了级配的不匹配度参数,用来定量描述生成试样的级配曲线与原型级配曲线的偏差。对比了该方法和现有试样制备法,并讨论生成颗粒数目对生成试样级配曲线的影响。结果表明,该试样生成法能够模拟任意级配曲线的试样,且生成的数值试样级配曲线具有良好的连续性和光滑性。随着生成颗粒数目的增大,该试样生成法生成的试样级配曲线收敛于原型试样级配曲线。