粗粒土离散元非球趋真颗粒模型

来源：计算力学学报杂志2022年第3期北京时间：

作者：张昌辉,赵仕威,赵吉东,李泽贤

单位：华南理工大学 土木与交通学院, 广州 5106411,华南理工大学 土木与交通学院, 广州 5106411,香港科技大学 土木及环境工程学系, 香港,香港科技大学 土木及环境工程学系, 香港,华南理工大学 土木与交通学院, 广州 5106411

摘要：颗粒形状对粗粒土的物理力学特性有着显著的影响。离散元法广泛应用于粗粒土宏观物理力学特性的细观机理研究。为了考虑颗粒形状的影响,亟待发展计算高效的离散元非球趋真颗粒模型。本文基于X射线CT扫描技术并结合数字图像处理技术,对光滑和棱角性两类典型粗粒土(鹅卵石与碎石)进行三维重构,并提出了两类趋真颗粒模型,分别采用扩展超椭球模型和球多面体模型进行趋真逼近;开展了两类颗粒试样的3D打印和单轴压缩试验,分析了配位数和局部孔隙率分布等细观特性;基于离散元开源程序SudoDEM开展了两类试样的离散元模拟,并将模拟细观分析结果与物理试验进行了对比。结果表明,提出的两类趋真颗粒模型能够较好地对粗粒土颗粒进行离散元建模。

关键词：离散元,趋真颗粒,扩展超椭球,3D打印,X射线CT扫描,

基金资助：国家自然科学基金(51909095;11972030);香港研究资助局项目(GRF16211221)资助项目.