接触摩擦对颗粒材料宏细观力学特征和能量演变规律的影响

颗粒材料的接触摩擦与颗粒表面的粗糙度和颗粒形状有密切的关系,颗粒表面的粗糙不平阻碍颗粒间的相对滑动,颗粒形状不规则阻碍颗粒间的滚动.采用考虑抗滚动效应的接触模型,进行不同滑动摩擦因数μs和滚动摩擦因数μr组合下的常规三轴试验的离散元数值模拟,研究不同滑动摩擦和滚动特性联合作用下颗粒材料的宏细观力学特性和能量演化规律.结果表明:对于形状相似(μr相同)的颗粒材料,随着颗粒表面粗糙程度的增大,试样的剪胀性增大,对应的峰值强度增大,但残余强度变化不大.而μr对宏观应力-应变的影响规律在不同μs情况下具有明显的差异性:对于颗粒表面比较光滑的材料,颗粒形状不规则性的增加对峰值强度和残余强度的影响较小;对于粗糙程度比较大的颗粒材料,颗粒形状不规则性的增加可以显著提高试样的峰值强度和残余强度.从细观角度,统计分析剪切过程中颗粒表面粗糙度及颗粒形状对试样内部颗粒滑动、滚动接触占比的影响及细观能量的变化规律.