颗粒破碎效应的力学特性及数值模拟

摘要

颗粒破碎对颗粒材料的力学特性有重要的影响.采用随机散粒体不连续变形分析方法(SGDD),引入无厚度界面单元和内聚力模型模拟颗粒的破碎,通过圆球和凸多面体颗粒的单颗粒压碎数值试验,验证本文颗粒破碎模拟方法的合理性,对四组围压水平下颗粒集合体进行三轴压缩数值模拟,并分析了界面单元强度对颗粒集合体三轴压缩试验的影响.数值试验结果表明,本文颗粒破碎模拟方法能够再现单颗粒破碎行为的Weibull分布特性;在较低围压下,偏应力-应变曲线表现出应变软化特性;在较高围压下,偏应力-应变曲线无明显峰值应力,表现出应变硬化的趋势;低压碎性颗粒集合体的宏观响应具有明显的应变软化特性,高压碎性颗粒集合体表现出应变硬化现象,并且高压碎性颗粒集合体发生连续体积压缩变形.