三轴压缩颗粒流研究范文

本站小编为你精心准备了三轴压缩颗粒流研究参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

《四川建筑科学研究杂志》2014年第三期

1模型监测分析

通过对模型全过程的监测，发现数值试件在加载的过程中呈现出45°斜角的剪切破坏特征(图4)。通过对不同围压下模型的监测，发现球形颗粒的平均不平衡力在Step为25000～40000之间时，平均不平衡力趋于0，随后逐渐增大，达到峰值后又逐渐减小，而且最大不平衡力随围压的增大而减小，而之后趋向于稳定(图5)。而不同围压下球形颗粒间的接触力却是随围压的增大而递增的，而曲线的斜率有随围压的增大而逐渐减小的趋势，当围压大于20MPa后，曲线斜率基本相等(图6)。通过监测不同围压下ID号为200的颗粒Z方向的速度变化过程，发现其速度逐渐增大，然后趋于稳定，很好的吻合了图5中的平均不平衡力为0的阶段，而且围压越大，平均不平衡力趋于0的区段越小。

2力学参数分析

三轴试验的加载机理是采用伺服式应变率控制的数值伺服控制机理。其目的就是控制上压盘和下压盘的速度达到规定的应力值σ(w)。墙体应力改变是由于与之接触的颗粒不断的改变接触应力所致，轴向应变可以用公式(1)和公式(2)来计算得到:颗粒试样的宏观特性是由颗粒的细观参数决定［8］，而细观参数主要包括颗粒的摩擦系数、剪切刚度、泊松比、颗粒大小和颗粒形状等。通过对不同围压下(1MPa、10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa)轴向偏应力σd的监测(其中σa=σd+σc，σa指轴向应力，σc指围压)，可以绘制出轴向应力与轴向应变的关系图、体积应变与轴向应变的关系图(图8～9)。其相应的弹性模量E和泊松比ν可以通过下式计算。 通过对比分析图8和图9，可知如下几点。1)在模拟花岗岩的三轴压缩试验过程中，可以通过监测偏应力σd来确定试验是否完成。对于有接触连接的岩体，σd首先增加到一定值，然后会随着试样的破坏而逐渐降低。而峰值强度却随围压的增大而增大。2)花岗岩的三轴压缩试验应力应变关系曲线表现出三个阶段。第一阶段:弹性阶段，花岗岩在低应力作用下，应力与应变呈现线性关系，表现出一定的弹性特性，而随着初始裂纹在低应力下的闭合，花岗岩体积缩小。第二阶段:塑性阶段，呈斜率逐渐减小的曲线段，细观裂纹逐渐贯通延长，直到峰值应力，试样破坏。第三阶段:应变软化阶段，随着试件的破坏，花岗岩发生应变软化［11］，试件的裂纹会慢慢扩展，形成45°斜角的剪切破坏，且花岗岩体积会发生膨胀，围压越小膨胀越厉害。3)花岗岩的弹性模量、抗压强度、轴向峰值应变均与围压成线性关系，而泊松比在不同围压下的变化不大，均约为0.2，很好的体现了花岗岩是一种硬脆型材料。

3结论

通过PFC3D软件对花岗岩的三轴压缩试验进行颗粒流模拟研究，可得到如下结论:1)从通过PFC3D软件建立的花岗岩三轴压缩试验颗粒试样的分析来看，颗粒尺寸对数值颗粒试样的宏观特性有较大的影响;2)花岗岩的三轴压缩颗粒流模拟试验过程中，可以通过监测轴向偏应力σd来确定试验是否完成。轴向偏应力σd首先增加到一定值，然后会随着试样的破坏而逐渐降低;3)花岗岩的弹性模量、抗压强度、轴向峰值应变均与围压成线性关系，而泊松比在不同围压下的变化不大，约为0.2，很好的体现了花岗岩是一种硬脆型材料。

作者：刘军刘俊新龙志伟陈西磊单位：西南科技大学土木工程与建筑学院