The 7th National Conference on Computational Mechanics of Granular Materials in conjunction with The 4th International Symposium on Computational Particle Technology (CMGM-2024 & CPT-2024)

本文采用离散元方法模拟了不同初始孔隙比、不同颗粒形态的净砂在真三轴加载条件下应力—应变关系。定义与主应力空间三个坐标轴交点为σ_i^(1/n)的空间平面为空间滑移面。模拟结果表明，该滑移面上的剪应力与正应力比值（即(τ/σ_N)_σi^(1/n)）与中主应力系数无关，但与塑性剪应变ε_s^p相关（其关系可用作硬化准则）；n随ε_s^p增长而减小，其关系可简化为n=max（2.5,3.0-5ε_s^p/6）；引入孔隙比e和临界状态孔隙比e_cr，可将上述规律总结为基于σ_i^(1/n)的屈服面扩展/收缩规律：(τ/σ_N)_σi^(1/n)=[ε_s^p/(a+ε_s^p)](e/e_cr)^-β(τ/σ_N)cr，其中a、β为模型参数。既有常用三维强度准则也可视为基于σ_i^(1/n)的空间滑移面准则，但其n为定值：如Mohr–Coulomb准则中n=1.0（滑移面由大、小主应力决定），Drucker–Prager准则中n=0.0（滑移面与应力状态无关），Matsuoka–Nakai准则中n=2.0，Lade–Duncan准则可由n=3.0近似。模拟结果还表明，在π平面上，塑性应变增量罗德角与变换应力σ_i^(1/2)罗德角非常接近，因此可近似采用σ_i^(1/n)（n取定值为2.0）描述π平面上的塑性流动法则。上述宏观屈服面和塑性势规律都与σ_i^(1/n)关系密切，颗粒形状、长短轴比、粒间接触模型参数不影响上述规律。基于离散元模拟结果，从空间滑移面上的粒间接触强度发挥程度角度分析了上述宏观规律的微观机理。
 

砂土本构关系，离散元模拟，真三轴试验，硬化规律，空间滑动面，塑性流动方向