粗粒料三轴试验橡皮膜嵌入量数值模拟

• 作者: 潘洪武 王伟 李娜 张丙印
• 来源期刊: 水力发电学报
• 关键词: 计算接触力学 有限元 颗粒材料 橡皮膜嵌入 三轴试验
• 年，卷（期）: 2021,（8）
• 页码范围: 84-92
• 页数: 9页
• 分类号: TU41
• 语种: 中文
• DOI: 10.11660/slfdxb.20210809

摘要

在粗粒料三轴试验中,橡皮膜嵌入量可造成显著的体积变形量测误差.本文针对颗粒材料的接触特点,利用Nagata Patch方法重建颗粒表面,基于重建曲面进行接触状态的判断和接触几何信息的计算,开发了高效的颗粒接触算法.该法采用dual mortar有限元方法处理颗粒与橡皮膜间的接触模拟,针对橡皮膜变形较大的特点,采用更新坐标的大变形计算格式,并根据重建的颗粒表面对颗粒-橡皮膜的距离进行几何修正,实现了颗粒-橡皮膜接触的精细化模拟,可较好地模拟计算"柔性"橡皮膜嵌入颗粒孔隙的过程.进行了Kramer钢球试验以及粗颗粒料和标准粗砂三轴试验橡皮膜嵌入过程的模拟计算,计算结果符合一般规律,与相应的试验结果吻合较好,验证了本文方法对于粗粒料膜嵌入问题的适用性.