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双轴压缩下颗粒物质剪切带的形成与发展
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:0
  • 页码:372-381
  • 分类:O424[理学—声学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京100084
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(批准号:2010CB731504); 国家自然科学基金(批准号:50904036 11034010); 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室自主项目(批准号:2008-ZY-06;2010-TC-1)资助的课题
  • 相关项目:铀矿山尾矿坝动力稳定性分析的颗粒离散元方法研究
中文摘要:

本文采用离散元方法,研究了双轴压缩的颗粒体系在刚性边界约束下,局部剪切带的形成和发展过程,注重分析了细观的体积分数、配位数、颗粒旋转角度等参数以及力链结构形态的演变.并从颗粒体系jamming相图中J点附近的边壁压强和配位数随体积分数的标度规律出发,分析了剪切带内外的体积分数和配位数的变化.结果表明:剪切带形成于颗粒体系的塑性变形开始阶段,此时体系发生剪胀,颗粒体积分数减小,颗粒体系抵抗旋转的能力降低,开始出现细小剪切带,随着轴向应变的继续,细小剪切带发生连接,最终导致贯穿性优势剪切带形成,且剪切带的方向与Arthur理论更加符合.同时发现剪切带内外的颗粒体积分数和配位数等细观参数差异较大,结合J点对应的临界体积分数,可以判断在剪切带内部为unjammed体系,而外部为jammed体系,亦即沿剪切带界面发生了相变.

英文摘要:

Granular matter is a large assemblage of dense packed particles. A granular skeleton frame is linked by grain-to-grain contacts. An external loading is usually transmitted through selective pathways from the skeleton frame,and heterogeneous force chain architecture is formed. The formation and evolution of shear band have importarit bearing to the stability of a granular assembly. In this work,the mechanical properties of granular matter under biaxial test are studied by using DEM simulations. Evolutions of stress,volumetric strain,coordination number,distribution of particle rotation and solid fractions are analyzed. The results show that within shear zone the solid fraction is smaller and the coordination number fluctuates violently,which indicates that they are unjammed,while beyond the shear band the particles are jammed. Therefore,we could say that the shear band actually corresponds to the complicated jamming transition. Three types of force chain configurations are observed under different axial strains: circle-shaped,column-shaped,both column and vortex-shaped. Such structures would be dominant to the mechanical properties of macro-mechanical properties and granular system,and pending further studies.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876