摘要：利用离散单元法研究堆石料的力学和变形性能及数值模拟过程中相关参数对其力学性能的影响。根据离散元基本模型和相关几何理论生成两种不同的堆石料颗粒模型,即球形单颗粒模型和不规则形状的颗粒簇模型,研究材料颗粒形状对堆石料强度的影响。基于颗粒簇模型,运用控制变量法,研究摩擦角和杨氏模量对堆石料剪切强度和变形特性的影响。通过数值模拟,得出不同试验条件下相应的应力-应变曲线,分析其峰值应力、残余强度、最大应变、弹性模量及剪缩剪胀趋势等,从而研究试样的不同力学响应。结果显示:在相同的应变率加载条件下,随着围压从300 k Pa增加到500 k Pa和更高的1 000 k Pa,球形颗粒模型对应的峰值剪切应力从相应的500 k Pa增加到1 700 k Pa;不规则形状颗粒簇模型对应的峰值剪切应力则从1 400 k Pa增加到3 500 k Pa,明显高于相应围压条件下的球形颗粒模型所对应的峰值剪切应力。当试样摩擦角从10°增加到50°时,相应的峰值应力从不到1 000k Pa增加到3 250 k Pa,相应的最大体积应变从6.5%增加到20%。杨氏模量E从107变化到109Pa时,峰值剪切应力随之从相应的1 350 k Pa增加到2 575 k Pa。在此过程中,试样整体应变从剪缩过渡到剪胀。

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