《顆粒材料各向異性力學行為及細巨觀兩尺度分析》是依託武漢大學，由楚錫華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：顆粒材料各向異性力學行為及細巨觀兩尺度分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楚錫華
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以天然砂礫料以及人工堆石料等岩土顆粒材料為背景，基於離散顆粒模型及連續介質模型，並借鑑現有均勻化方法與多尺度技術，發展顆粒材料各向異性本構模型及細巨觀多尺度方法，重點研究組構各向異性對顆粒材料的剪脹性、非共軸性以及漸進破壞等力學行為的影響。細觀上基於離散顆粒模型研究顆粒材料組構各向異性的演化及其對巨觀力學行為的影響；巨觀上基於連續介質模型，考慮各向異性-剪漲性-非共軸特性，發展相應的顆粒材料各向異性本構模型，並套用有限單元法形成相應的數值方法；在細、宏研究基礎上發展基於離散顆粒模型獲取連續介質模型本構參數的兩尺度模型及離散元-有限元兩尺度數值求解系統。本項目對研究顆粒材料的基本力學模型及數值方法具有較強的理論價值，對解決岩土材料的工程套用問題又具有很好的套用前景。
結題摘要
以天然砂礫料及人工堆石料等岩土顆粒材料為背景，開展了顆粒材料各向異性及破壞等力學行為的宏細觀數值調查。相應內容可歸結為四個方面：（1）細觀上基於離散顆粒模型調查了顆粒破碎、摩擦等因素對顆粒材料組構各向異性演化及巨觀力學行為的影響，發現組構各向異性程度的演化曲線與應力-應變曲線具有相似性；基於不同初始各向異性顆粒材料樣本，調查了顆粒材料塑性流動非共軸性；從顆粒運動學及動力學分析，給出了包含顆粒滾動的接觸模型參數之間的聯繫。（2）在巨觀連續介質模型框架下發展了基於Pietruszczak-Mroz途徑的Cosserat連續體橫觀各向同性屈服準則及相應算法，數值調查結果顯示了局部化模式及承載力與材料主軸及各向異性程度密切相關；發展了Cosserat非共軸流動準則及相應數值調查，發現非共軸流動對剪下帶邊緣的偶應力分布影響明顯，並可促進應變局部化的發生；發展了與應變能相協調的橫觀各向同性岩土材料的破壞準則，該準則僅包含五個獨立且物理力學意義清晰的參數。（3）基於離散顆粒模型-Cosserat連續體模型，發展了離散元-有限元兩尺度數值求解系統，數值調查了表征元尺寸對巨觀力學行為的影響及宏細觀變形模式。（4）此外在本項目支持下開展了顆粒材料超彈性軟化模型、亞塑性模型及擾動狀態模型研究。本項目的研究結果可促進對各向異性顆粒材料力學行為的認識，為解決相應岩土材料工程套用問題積累一定的基礎。
