颗粒形状在稳定堆积中的等效滚动阻力参数研究

• 作者: 孙卉竹 高政国 王丹
• 来源期刊: 水利与建筑工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 多边形颗粒 堆积稳定性 滚动阻力 数值模拟
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 岩土力学与土木工程
• 页码范围: 26-33
• 页数: 8页
• 分类号: TV42+2
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1672-1144.2022.01.004

摘要

为建立颗粒形状与颗粒间滚动阻力二者之间的等效关系,研究颗粒形状对颗粒堆积稳定特性的影响以及离散元模型中颗粒形状的等效参数的表达,首先采用有限元法建立四种多边形颗粒,模拟不同滑动摩擦系数条件下投放颗粒的堆积过程,测量得到颗粒自然形成的稳定堆积高度,研究颗粒间滑动摩擦和颗粒形状对颗粒堆积稳定影响的敏感性;然后按照相同工况采用离散元法圆形颗粒模拟堆积过程,其中颗粒形状变化通过改变颗粒间滚动阻力来表征;最后对比有限元模拟与离散元模拟结果,分析滚动摩擦系数对颗粒形状特性的等效表征作用.研究结果表明:滑动摩擦系数对颗粒堆积稳定的敏感性受颗粒形状影响:颗粒形状越饱满,对堆积高度影响显著的滑动摩擦系数取值影响范围越大;在颗粒材料堆积模拟中,颗粒形状变化可通过改变滚动摩擦系数来表征,根据算例结果得到了正三角形、正五边形、正六边形和正八边形四种形状的颗粒的等效滚动摩擦系数取值范围.