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

• 来源期刊: 浙江大学学报（英文版）（A辑：应用物理和工程）
• 学科: 工学
• 关键词: 初始组构各向异性 颗粒定向 单剪 非共轴 离散单元法
• 年，卷（期）: 2017,（5）
• 页码范围: 346-362
• 页数: 17页
• 分类号: TU441
• 语种: 英文
• DOI: 10.1631/jzus.A1600689

摘要

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.