顆粒材料三維應力路徑下的接觸組構特性
作者：劉嘉英; 周偉; 馬剛; 李易奧; 劉其文 武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室; 武漢430072; 貴州省水利水電勘測設計研究院; 貴陽550002
摘要：顆粒材料的宏觀應力變形特征與其微觀接觸力、組構等緊密相關.一般而言,強接觸系統屬于顆粒內部體系的傳力結構,其對應的組構張量是影響宏觀應力性質的重要因素.細觀數值方法(如離散單元法)能夠反映物理試驗的基本規律,并且可以方便地提取宏微觀數據來研究顆粒體系的應力變形機制.采用離散單元法(discrete element method,DEM)進行一系列等p等b應力路徑下顆粒材料的真三軸試驗,在此基礎上研究了三維應力路徑下顆粒材料的宏微觀力學參數的演化過程、三維組構張量與應力張量多重聯系以及強接觸體系反映的宏觀應力特征.研究表明:顆粒體系偏應力峰值狀態和臨界狀態均存在與加載路徑無關的宏微觀特征;三維應力路徑下組構張量與應力張量存在非共軸性,但其聯合不變量演化過程表現出加載路徑無關的特征;與弱接觸系統的組構張量相比,強接觸系統的組構張量更能反映宏觀應力張量的特征;強弱接觸體系的組構張量對顆粒體系宏觀響應的貢獻不同,其分界點存在一定取值范圍,但采用平均接觸力較為簡單合理.
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