土体颗粒物流动物质点法模拟的弹塑性和非牛顿流体本构模型比较研究

来源：计算力学学报杂志2024年第3期北京时间：

作者：王晶磊,孙政,杨宇杰,周晓敏

单位：江西理工大学 土木与测绘工程学院, 赣州 341000,江西理工大学 土木与测绘工程学院, 赣州 341000,江西理工大学 江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室, 赣州 341000,江西理工大学 土木与测绘工程学院, 赣州 341000,江西理工大学 土木与测绘工程学院, 赣州 341000

摘要：土体颗粒物流动是一种典型的大变形破坏,具有非牛顿流体的流动特征。准确模拟土体颗粒物的流动及冲击过程,对滑坡和泥石流等地质灾害的防治具有重要意义。物质点法是一种无网格粒子类方法,已在各类大变形问题中得到了广泛应用。以往土体颗粒物流动的模拟,通常采用弹塑性本构模型,但缺乏对非牛顿本构模型的模拟分析。本文引入非牛顿本构模型的模拟分析,旨在为土体颗粒物流动模拟提供一种新的方法与思路。非牛顿本构模型的模拟分析是将非牛顿广义Cross模型引入三维物质点法,通过人工阻尼力模拟颗粒间的摩擦力,对土体颗粒物的坍塌、沿斜面滑动以及冲击障碍物等问题进行了动态模拟,研究了其运动全过程,并与弹塑性本构模型的模拟结果进行了对比验证。结果表明,基于非牛顿流体本构模型的物质点法可以较好地模拟土体颗粒物加速、减速到再次稳定的流动全过程及其对障碍物的冲击效应。

关键词：物质点法,非牛顿流体,非牛顿流体模型,颗粒物流动,弹塑性模型,

基金资助：国家自然科学基金(12262013;11902127);江西省主要学科学术和技术带头人培养计划-青年人才项目(20225BCJ23022);国家级大学生创新创业训练项目(202010407006)资助.