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颗粒形状对类砂土力学性质影响的颗粒流模拟
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:岩石力学与工程学报
  • 时间:2011.10.10
  • 页码:2112-2119
  • 分类:TU44[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]青岛理工大学理学院,山东青岛266033, [2]宁夏大学物理与电气信息学院,宁夏银川750021
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(50979037 51008166); 山东省自然科学杰出青年基金资助项目(JQ201017)
  • 相关项目:数字图像相关方法在砂土连续变形力链研究中的应用
作者: 孔亮|彭仁|
中文摘要:

通过颗粒流软件PFC2D中的clump命令,生成4种不同外轮廓特征的颗粒组,并结合颗粒材料变形机制,定义构建基于颗粒圆度与凹凸度的形状系数。用形状系数与粒间摩擦因数分别反映颗粒的外轮廓特征和表面粗糙度。用PFC2D模拟颗粒堆积试验、双轴试验和直剪试验,探讨颗粒形状对类砂土材料宏观力学特性的影响。试验结果表明:在颗粒堆积试验中,颗粒外轮廓的不规则以及颗粒间摩擦因数的增大会导致自然休止角和天然孔隙率增大;在双轴试验中,材料的峰值强度与形状系数的变化规律可用线性函数很好地进行拟合,内摩擦角随形状系数的减小而增大;在直剪试验中,材料的抗剪强度有随形状系数的减小而增大的趋势,颗粒形状的不规则还导致强力传递链数目的减少和速度场分布的不均匀。

英文摘要:

Four particle groups with different outlines are generated by the command of clump in PFC2D.Combining with deformation mechanism of granular materials,a shape coefficient is defined based on roundness and unevenness.The shape coefficient and friction coefficient are used to reflect the characteristics of particle outline and surface roughness respectively.The particle stacking test,biaxial test and direct shear test have been simulated with PFC2D,and how the shape of the particles affect the macro-mechanical properties of granular materials has been discussed.The results show that particle shape plays an important role in the macro-mechanical properties of these tests.In the particle stacking test,the natural angle of repose and natural porosity increases with the irregular outline of particles and the friction coefficient between particles.In the biaxial test,peak strength and shape coefficient can be fitted with linear functions well,and the internal friction angle increases with the decrease of shape coefficient.In the direct shear test,the shear strength of materials increases with the decrease of shape coefficient;the irregularity of particle shape also results in the decrease of strong force chain and the inhomogeneity of velocity field.

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期刊信息
  • 《岩石力学与工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国岩石力学与工程学会
  • 主编:冯夏庭
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:rock@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87199250
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6915
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1397/O3
  • 邮发代号:38-315
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科协优秀期刊
  • 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,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:75823