顆粒材料的微觀力學性能研究.pdf

1、研究顆粒材料的力學性能具有重要的科學和工程實際意義，但由于顆粒材料本身的離散特性，對顆粒材料的研究需要涉及多個物理層次和機制，顆粒材料微觀力學機制的理論研究和宏觀力學性能的試驗及模擬是研究顆粒材料力學性能的兩個主要方向。
　　 本文首先針對顆粒材料微觀及細觀力學機制進行研究，集中研究顆粒與顆粒間的接觸本構關系及力學機理，推導顆粒間存在一定膠結物質情況下顆粒與顆粒間接觸特性，特別推導和簡化了顆粒區(qū)域膠結接觸時，膠結物質對于顆粒間轉

2、動抵抗矩的影響和力學模型，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、無粘聚三顆粒力鏈模型，引入已推導的顆粒間區(qū)域膠結接觸的力學模型，推導在準靜態(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機制，再通過引入顆粒間位移模式，考慮膠結顆粒相對轉動所引起的轉動抵抗矩，建立了膠結顆粒力鏈壓曲變形結構力學分析模型，當顆粒膠結區(qū)域為零時，則該模型簡化無膠結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)域膠結作用對于力鏈整體受力和變形的影響，分析表明區(qū)域膠結作用的存在能夠極大限制顆粒間的相對轉動和變形，能夠起到鎖定顆粒個體的作用，增加力鏈整體力學性能。
　　 其三，通過基于離散單元法的數(shù)值模擬程序模擬顆粒材料室內三軸試驗，以分析影響顆粒物質整體力學性能的微觀參數(shù)，通過建立不同組構顆粒半徑、不同顆粒間膠結強度、以及不同孔隙率的試驗模型進行試驗，分析組構顆粒半徑、顆粒間膠結強度以及顆粒物質孔隙率對于顆粒材料整體力學性能的影響。