顆粒材料的微觀力學(xué)性能研究.pdf

1、研究顆粒材料的力學(xué)性能具有重要的科學(xué)和工程實(shí)際意義，但由于顆粒材料本身的離散特性，對(duì)顆粒材料的研究需要涉及多個(gè)物理層次和機(jī)制，顆粒材料微觀力學(xué)機(jī)制的理論研究和宏觀力學(xué)性能的試驗(yàn)及模擬是研究顆粒材料力學(xué)性能的兩個(gè)主要方向。
　　 本文首先針對(duì)顆粒材料微觀及細(xì)觀力學(xué)機(jī)制進(jìn)行研究，集中研究顆粒與顆粒間的接觸本構(gòu)關(guān)系及力學(xué)機(jī)理，推導(dǎo)顆粒間存在一定膠結(jié)物質(zhì)情況下顆粒與顆粒間接觸特性，特別推導(dǎo)和簡(jiǎn)化了顆粒區(qū)域膠結(jié)接觸時(shí)，膠結(jié)物質(zhì)對(duì)于顆粒間轉(zhuǎn)

2、動(dòng)抵抗矩的影響和力學(xué)模型，為更大尺度分析顆粒材料性能提供了新的接觸參考模型。
　　 其次，本文基于密實(shí)、無(wú)粘聚三顆粒力鏈模型，引入已推導(dǎo)的顆粒間區(qū)域膠結(jié)接觸的力學(xué)模型，推導(dǎo)在準(zhǔn)靜態(tài)荷載作用下且不考慮顆粒破損情況的力鏈變形和破壞力學(xué)機(jī)制，再通過(guò)引入顆粒間位移模式，考慮膠結(jié)顆粒相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)所引起的轉(zhuǎn)動(dòng)抵抗矩，建立了膠結(jié)顆粒力鏈壓曲變形結(jié)構(gòu)力學(xué)分析模型，當(dāng)顆粒膠結(jié)區(qū)域?yàn)榱銜r(shí)，則該模型簡(jiǎn)化無(wú)膠結(jié)作用力鏈壓曲變形模型。并在取定參數(shù)情況下，分析

3、了區(qū)域膠結(jié)作用對(duì)于力鏈整體受力和變形的影響，分析表明區(qū)域膠結(jié)作用的存在能夠極大限制顆粒間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和變形，能夠起到鎖定顆粒個(gè)體的作用，增加力鏈整體力學(xué)性能。
　　 其三，通過(guò)基于離散單元法的數(shù)值模擬程序模擬顆粒材料室內(nèi)三軸試驗(yàn)，以分析影響顆粒物質(zhì)整體力學(xué)性能的微觀參數(shù)，通過(guò)建立不同組構(gòu)顆粒半徑、不同顆粒間膠結(jié)強(qiáng)度、以及不同孔隙率的試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行試驗(yàn)，分析組構(gòu)顆粒半徑、顆粒間膠結(jié)強(qiáng)度以及顆粒物質(zhì)孔隙率對(duì)于顆粒材料整體力學(xué)性能的影響。