双轴压缩下颗粒物质剪切带的形成与发展

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.

关键词：颗粒物质、力链、双轴压缩、剪切带

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分类号：O347.7(固体力学)

资助基金：国家重点基础研究发展计划2010CB731504;国家自然科学基金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2008-ZY-06;2010-TC-1

在线出版日期：2011-08-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：366-375