| 复杂形状颗粒DEM模拟及其对宏观力学响应影响研究 |
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| 引用本文： | 李鹏鹏,周伟,熊美林,杨利福,徐琨,来志强.复杂形状颗粒DEM模拟及其对宏观力学响应影响研究[J].武汉大学学报(工学版),2018(6). |
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| 作者姓名： | 李鹏鹏 周伟 熊美林 杨利福 徐琨 来志强 |
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| 作者单位： | 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室;长江勘测规划设计研究院 |
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| 摘 要： | 借助有限元网格划分技术,提出了一种复杂形状颗粒的DEM模拟方法,实现了包括凹多边形在内的复杂形状颗粒的模拟,通过参数控制使得生成的颗粒形状更加真实.生成6组不同形状的颗粒集合体,采用双轴压缩试验研究了颗粒形状对力学响应的影响,并解释了细观影响机理.计算结果表明,在最密实状态下,颗粒间的孔隙填充效率与颗粒边数有关,颗粒边数越少,孔隙率越小;不同形状颗粒集合体在双轴压缩过程中,加载初期的变形模量相近,偏应力和体积变形规律相似,峰值摩擦角与形状系数呈线性关系;颗粒边数越少,加载过程中颗粒转动越剧烈.规则颗粒边数为5~10时,颗粒集合体的峰值强度和体积变形差异较小,这主要是受颗粒旋转的影响:颗粒绕形心转动时,颗粒边数越少,局部剪胀越明显,所需外界功越大;当颗粒绕接触点旋转时,偶数边颗粒所需外界功和导致的体积剪胀比奇数边颗粒试样大.随着颗粒集合体凹凸度的增大,颗粒间的排列更加密实,咬合作用更强,但颗粒形状随机多样性与颗粒间的咬合作用并无单调关系,当λ=0.2时,颗粒集合体的峰值强度和体积应变最大.
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