考虑不同颗粒形状的PFC3D砂土直剪试验模拟研究

考虑不同颗粒形状的PFC3D砂土直剪试验模拟研究

论文摘要

针对纯圆形颗粒在模拟土工直剪试验中的缺陷,以砂土直剪试验为研究对象,基于PFC3D颗粒流程序,以纯圆颗粒为基本形状进行二次开发,利用FISH语言编程,引入了由pebble构成的块体(clump)单元,建立了哑铃形和椭圆形两种不同颗粒形状的簇颗粒,对纯圆颗粒及簇颗粒进行直剪试验模拟对比,并分析了颗粒初始配位数与内摩擦角的关系以及不同颗粒试样的体积变化规律,从细观上描述了不同形状颗粒的空间活跃程度。结果表明:颗粒形状直接影响着数值模拟的精度,椭圆形颗粒的吻合度最高,哑铃形颗粒次之,圆形颗粒较差,椭圆形颗粒较纯圆颗粒的精度提高了7.05%;簇颗粒的初始配位数相比纯圆颗粒较大,其试样表现出较高的强度和稳定性;颗粒形状对试样体积变化有着显著影响;纯圆颗粒的空间活跃程度较为明显,簇颗粒则相对稳定。该研究可为土工试验模拟在颗粒选择及模拟方法上提供一定的参考。

论文目录

  • 0 引 言
  • 1 三维颗粒流直剪试验的模拟过程
  •   1.1 数值试样与剪切盒的建立
  •   1.2 块体 (Clump) 簇颗粒的建立
  •   1.3 标定细观参数
  •   1.4 数值模拟过程
  • 2 数值模拟结果分析
  •   2.1 模拟结果与实际结果的对比
  •   2.2 初始配位数与内摩擦角的关系
  •   2.3 试样体积变化分析
  •   2.4 不同形状颗粒的欧拉角变化规律
  • 3 结 论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 杨升,李晓庆

    关键词: 颗粒流,直剪试验,数值模拟,离散元法,簇颗粒

    来源: 水利水电技术 2019年03期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 建筑科学与工程

    单位: 新疆农业大学水利与土木工程学院

    基金: 新疆维吾尔自治区自然科学基金面上项目(2013211A027),国家自然科学基金项目(41262012)

    分类号: TU441

    DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2019.03.019

    页码: 139-144

    总页数: 6

    文件大小: 1834K

    下载量: 681

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