离散元素建模中的颗粒刚度对三轴压缩实验影响研究

"考虑颗粒刚度的三轴压缩试验和3D DEM实验在非粘性土壤材料中的应用" 这篇论文深入探讨了离散元素建模（DEM）在模拟颗粒或颗粒材料行为时的重要性，特别是在确定颗粒接触刚度和颗粒-颗粒摩擦力方面。离散元素建模是一种强大的工具，它允许在粒子级别上模拟复杂的颗粒相互作用，但其准确性和真实性取决于输入参数的精确性。 论文指出，颗粒接触刚度和摩擦系数是关键的微结构参数，然而，这些参数在实验室环境中难以直接测量，也无法直接关联到可测量的物理材料特性。因此，通常需要通过校准过程来确定这些参数，以便使数值模型能够准确地反映出真实世界的物理现象。 研究者们通过在两种非粘性土壤——低等级细砂和间隙等级粗砂上进行实验室三轴压缩试验，并结合数值离散元素建模来进行比较分析。实验结果被用来校准数值模型，以确保模型的可靠性。数值模拟和实验数据之间的定性与定量对比显示出良好的一致性，证明了这种方法的有效性。 进一步的研究发现，将颗粒刚度设定为颗粒大小的函数，能够显著改善对土壤行为的模拟，特别是在模拟间隙分级土壤的行为时。这表明颗粒大小对土壤的力学性能有显著影响，尤其是在应力分布方面。 此外，这项工作强调了在进行DEM建模时，考虑颗粒刚度的粒度依赖性对于精确模拟颗粒材料的三轴压缩行为至关重要。这不仅有助于提高模型预测的准确性，也有助于理解和预测复杂地质环境中的土壤行为，如土体稳定性、渗透性以及在工程应用中的其他关键特性。 论文的详细信息可在"Geomaterials"期刊的2018年8月刊中找到，该期刊的在线 ISSN 为2161-7546，印刷 ISSN 为2161-7538。文章的DOI为10.4236/gm.2018.84004，由Marx Ferdinand Ahlinhan等人撰写，他们分别来自贝宁的国家科学、技术、工程和数学大学、阿波美-卡拉维大学、哈尔滨工业大学和德国铁路公司等机构。 这篇研究为理解并模拟颗粒材料的复杂行为提供了有价值的见解，特别是在涉及非粘性土壤的工程问题时，其方法和发现对于地质力学、土木工程以及相关领域的实践具有重要意义。