搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

双轴压缩下颗粒物质剪切带的形成与发展

毕忠伟 孙其诚 刘建国 金峰 张楚汉

双轴压缩下颗粒物质剪切带的形成与发展

毕忠伟, 孙其诚, 刘建国, 金峰, 张楚汉
PDF
导出引用
导出核心图
  • 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
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2010CB731504),国家自然科学基金(批准号: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(批准号:2008-ZY-06; 2010-TC-1) 资助的课题.
    [1]

    Li G X 2004 Advanced Soil Mechanics (1st ed) (Beijing: Tsinghua University Press) (in Chinese) [李广信 2004 高等土力学(第一版)(北京: 清华大学出版社)]

    [2]

    Sun Q C, Jin F 2009 Wuli (Physics) 39 219 (in Chinese) [孙其诚、金 峰 2009 物理 39 219]

    [3]

    Roscoe K H 1970 Geotechnique 20 129

    [4]

    Chen B, Peng X H, Fan J H, Sun S T, Luo J 2009 Acta Phys. Sin. 58 S29 (in Chinese) [陈 斌、彭向和、范镜泓、孙士涛、罗 吉2009 物理学报 58 S29]

    [5]

    Matsuoka H 1974 Soils Found 14 29

    [6]

    Yan Z J, Lin J F, Zhou Y H, Wu Y Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 999 (in Chinese) [闫志杰、李金富、周尧和、仵彦卿 2007 物理学报 56 999]

    [7]

    Vardoulakis I 1980 Int. J. Num. Anal. Meth. Geomech. 4 103

    [8]

    Mokni M, Desrues J 1998 Mechanics of Cohesive-Frictional Materials and Structures 4 419

    [9]

    Desrues J, Viggiani G 2004 Int. J. Num. Anal. Meth. Geomech. 28 279

    [10]

    Scarpelli G, Vermeer P A, Luger H J, Wood D M 1982 Proceedings of the IUTAM Conference on Deformation and Failure of Granular Materials 473

    [11]

    Han C, Vardoulakis I G 1991 Geotechnique 41 49

    [12]

    Harris W W, Viggiani G, Mooney M A, Finno R J 1995 Geotech. Test. J. 18 405

    [13]

    Cundall P A, Strack O D L 1979 Geotechnique 29 47

    [14]

    Tordesillas A 2007 Philos. Mag. 87 4987

    [15]

    Zhang J, Majmudar T S, Tordesillas A, Behringer R P 2010 Granular Matter 12 159

    [16]

    Markauskas D, Ka Dč ianauskas R 2006 J. Civil Eng. Management 12 153

    [17]

    Luding S, Latzel M, Volk W, Diebels S, Herrmann H J 2001 Comp. Meth. Appl. Mech. Eng. 191 21

    [18]

    Richard G Wan, Guo P J 2004 J. Eng. Mech. 130 635

    [19]

    Oda M, Iwashita K 2000 Int. J. Eng. Sci. 38 1713

    [20]

    Zhou J, Chi Y 2004 Acta Mech. Solid Sin. 25 377

    [21]

    Jiang M J, Peng L C,Zhu H H,Lin Y X, Huang L J China Ocean Eng. 27 329

    [22]

    Bardet J P, Proubet J 1992 Solid State Phenomena 23 473

    [23]

    Vardoulakis I, Aifantis E C 1991 Acta Mech. 87 197

    [24]

    Chambon G, Schmittbuhl J 2003 Phys. Rev. E 68 011304

    [25]

    O’Hern C S,Silbert L E, Liu A J,Nagel S R 2003 Phys. Rev. E 68 011306

    [26]

    Sun Q C, Wang G Q, Hu K H 2009 Prog. Nat. Sci. 19 523

    [27]

    Sun Q C, Jin F, Wang G Q, Zhang G H 2010 Acta Phys. Sin. 59 31 [孙其诚、金 峰、王光谦、张国华2010 物理学报 59 31]

    [28]

    Wang W J, Kong X Z, Zhu Z G 2007 Phys. Rev. E 75 041302

    [29]

    Andrade J S, Hermann H J, Andrade R F S, da Silva L R 2009 Phys. Rev. Lett. 102 079901

    [30]

    Arévalo E, Mertens F G 2007 Phys. Rev. E 76 046607

    [31]

    Tordesillas A, Walker D M, Lin Q 2010 Phys. Rev. E 81 011302

    [32]

    Ling X, Hu M B, Jiang R, Wu Q S 2010 Phys. Rev. E 81 016113

  • [1]

    Li G X 2004 Advanced Soil Mechanics (1st ed) (Beijing: Tsinghua University Press) (in Chinese) [李广信 2004 高等土力学(第一版)(北京: 清华大学出版社)]

    [2]

    Sun Q C, Jin F 2009 Wuli (Physics) 39 219 (in Chinese) [孙其诚、金 峰 2009 物理 39 219]

    [3]

    Roscoe K H 1970 Geotechnique 20 129

    [4]

    Chen B, Peng X H, Fan J H, Sun S T, Luo J 2009 Acta Phys. Sin. 58 S29 (in Chinese) [陈 斌、彭向和、范镜泓、孙士涛、罗 吉2009 物理学报 58 S29]

    [5]

    Matsuoka H 1974 Soils Found 14 29

    [6]

    Yan Z J, Lin J F, Zhou Y H, Wu Y Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 999 (in Chinese) [闫志杰、李金富、周尧和、仵彦卿 2007 物理学报 56 999]

    [7]

    Vardoulakis I 1980 Int. J. Num. Anal. Meth. Geomech. 4 103

    [8]

    Mokni M, Desrues J 1998 Mechanics of Cohesive-Frictional Materials and Structures 4 419

    [9]

    Desrues J, Viggiani G 2004 Int. J. Num. Anal. Meth. Geomech. 28 279

    [10]

    Scarpelli G, Vermeer P A, Luger H J, Wood D M 1982 Proceedings of the IUTAM Conference on Deformation and Failure of Granular Materials 473

    [11]

    Han C, Vardoulakis I G 1991 Geotechnique 41 49

    [12]

    Harris W W, Viggiani G, Mooney M A, Finno R J 1995 Geotech. Test. J. 18 405

    [13]

    Cundall P A, Strack O D L 1979 Geotechnique 29 47

    [14]

    Tordesillas A 2007 Philos. Mag. 87 4987

    [15]

    Zhang J, Majmudar T S, Tordesillas A, Behringer R P 2010 Granular Matter 12 159

    [16]

    Markauskas D, Ka Dč ianauskas R 2006 J. Civil Eng. Management 12 153

    [17]

    Luding S, Latzel M, Volk W, Diebels S, Herrmann H J 2001 Comp. Meth. Appl. Mech. Eng. 191 21

    [18]

    Richard G Wan, Guo P J 2004 J. Eng. Mech. 130 635

    [19]

    Oda M, Iwashita K 2000 Int. J. Eng. Sci. 38 1713

    [20]

    Zhou J, Chi Y 2004 Acta Mech. Solid Sin. 25 377

    [21]

    Jiang M J, Peng L C,Zhu H H,Lin Y X, Huang L J China Ocean Eng. 27 329

    [22]

    Bardet J P, Proubet J 1992 Solid State Phenomena 23 473

    [23]

    Vardoulakis I, Aifantis E C 1991 Acta Mech. 87 197

    [24]

    Chambon G, Schmittbuhl J 2003 Phys. Rev. E 68 011304

    [25]

    O’Hern C S,Silbert L E, Liu A J,Nagel S R 2003 Phys. Rev. E 68 011306

    [26]

    Sun Q C, Wang G Q, Hu K H 2009 Prog. Nat. Sci. 19 523

    [27]

    Sun Q C, Jin F, Wang G Q, Zhang G H 2010 Acta Phys. Sin. 59 31 [孙其诚、金 峰、王光谦、张国华2010 物理学报 59 31]

    [28]

    Wang W J, Kong X Z, Zhu Z G 2007 Phys. Rev. E 75 041302

    [29]

    Andrade J S, Hermann H J, Andrade R F S, da Silva L R 2009 Phys. Rev. Lett. 102 079901

    [30]

    Arévalo E, Mertens F G 2007 Phys. Rev. E 76 046607

    [31]

    Tordesillas A, Walker D M, Lin Q 2010 Phys. Rev. E 81 011302

    [32]

    Ling X, Hu M B, Jiang R, Wu Q S 2010 Phys. Rev. E 81 016113

  • [1] 张国华, 孙其诚, 金峰, 王光谦. 二维颗粒体系单轴压缩形成的力链结构. 物理学报, 2010, 59(1): 30-37. doi: 10.7498/aps.59.30
    [2] 孙其诚, 王光谦. 静态堆积颗粒中的力链分布. 物理学报, 2008, 57(8): 4667-4674. doi: 10.7498/aps.57.4667
    [3] 吴迪平, 李星祥, 秦勤, 管奔, 臧勇. 离散颗粒层被横向推移过程中的力学行为研究. 物理学报, 2014, 63(9): 098201. doi: 10.7498/aps.63.098201
    [4] 陆坤权, 厚美瑛, 王强, 姜泽辉, 刘寄星. 震前兆信息传播、分布及其探测原理. 物理学报, 2011, 60(11): 119101. doi: 10.7498/aps.60.119101
    [5] 胡 林, 杨 平, 徐 亭, 江 阳, 须海江, 龙 为, 杨昌顺, 张 弢, 陆坤权. 颗粒物质中圆棒受到的静摩擦力. 物理学报, 2003, 52(4): 879-882. doi: 10.7498/aps.52.879
    [6] 胡 林, 孔维姝, 王伟明, 吴 宇, 杜学能. 颗粒物质内部滑动摩擦力的非线性振动现象. 物理学报, 2006, 55(12): 6488-6493. doi: 10.7498/aps.55.6488
    [7] 苗天德, 宜晨虹, 齐艳丽, 慕青松, 刘 源. 集中力作用下球形颗粒六角密排堆积体的传力研究. 物理学报, 2007, 56(8): 4713-4721. doi: 10.7498/aps.56.4713
    [8] 姜泽辉, 李 斌, 赵海发, 王运鹰, 戴智斌. 竖直振动颗粒物厚层中冲击力分岔现象. 物理学报, 2005, 54(3): 1273-1278. doi: 10.7498/aps.54.1273
    [9] 容亮湾, 詹杰民. 稠密颗粒物质系统鼓泡现象的微观结构研究. 物理学报, 2010, 59(8): 5572-5580. doi: 10.7498/aps.59.5572
    [10] 张祺, 李寅阊, 刘锐, 蒋亦民, 厚美瑛. 直剪颗粒体系声波探测. 物理学报, 2012, 61(23): 234501. doi: 10.7498/aps.61.234501
    [11] 韩红, 姜泽辉, 李翛然, 吕晶, 张睿, 任杰骥. 器壁滑动摩擦力对受振颗粒体系中冲击力倍周期分岔过程的影响. 物理学报, 2013, 62(11): 114501. doi: 10.7498/aps.62.114501
    [12] 孔维姝, 胡 林, 杜学能, 张兴刚, 王伟明, 吴 宇. 用探测棒研究颗粒堆中的最大静摩擦力. 物理学报, 2007, 56(4): 2318-2322. doi: 10.7498/aps.56.2318
    [13] 张 航, 郭蕴博, 陈 骁, 王 端, 程鹏俊. 颗粒物质在冲击作用下的堆积分布. 物理学报, 2007, 56(4): 2030-2036. doi: 10.7498/aps.56.2030
    [14] 季顺迎, 李鹏飞, 陈晓东. 冲击荷载下颗粒物质缓冲性能的试验研究. 物理学报, 2012, 61(18): 184703. doi: 10.7498/aps.61.184703
    [15] 彭政, 蒋亦民, 刘锐, 厚美瑛. 垂直振动激发下颗粒物质的能量耗散. 物理学报, 2013, 62(2): 024502. doi: 10.7498/aps.62.024502
    [16] 姜泽辉, 荆亚芳, 赵海发, 郑瑞华. 振动颗粒物质中倍周期运动对尺寸分离的影响. 物理学报, 2009, 58(9): 5923-5929. doi: 10.7498/aps.58.5923
    [17] 彭亚晶, 张卓, 王勇, 刘小嵩. 振动颗粒物质“巴西果”分离效应实验和理论研究. 物理学报, 2012, 61(13): 134501. doi: 10.7498/aps.61.134501
    [18] 张攀, 赵雪丹, 张国华, 张祺, 孙其诚, 侯志坚, 董军军. 垂直载荷下颗粒物质的声波探测和非线性响应. 物理学报, 2016, 65(2): 024501. doi: 10.7498/aps.65.024501
    [19] 许聪慧, 张国华, 钱志恒, 赵雪丹. 水平激励下颗粒物质的有效质量及耗散功率的研究. 物理学报, 2016, 65(23): 234501. doi: 10.7498/aps.65.234501
    [20] 程琦, 冉宪文, 刘苹, 汤文辉, Raphael Blumenfeld. 颗粒物质内自旋小球运动行为的数值模拟研究. 物理学报, 2018, 67(1): 014702. doi: 10.7498/aps.67.20171459
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  4802
  • PDF下载量:  1305
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-06-09
  • 修回日期:  2010-06-21
  • 刊出日期:  2011-03-15

双轴压缩下颗粒物质剪切带的形成与发展

  • 1. 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京 100084
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2010CB731504),国家自然科学基金(批准号: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(批准号:2008-ZY-06

    2010-TC-1) 资助的课题.

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

English Abstract

参考文献 (32)

目录

    /

    返回文章
    返回