理论教育 颗粒材料微观组构对力学性能的影响

颗粒材料微观组构对力学性能的影响

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:组构是在颗粒体系中针对微细观结构的描述,在岩土工程领域利用组构理论对颗粒材料中微细观结构进行了大量的研究,并取得了许多成果。奥地利土壤学家、土壤微观形态学的创始人W. L. Kubiena 于1938年首次提出微观组构的概念。近年来随着试验设备和数值计算方法的进展,研究者发现颗粒材料的细观组构对材料宏观力学性能影响很大。

颗粒材料微观组构对力学性能的影响

组构是在颗粒体系中针对微细观结构的描述,在岩土工程领域利用组构理论对颗粒材料中微细观结构进行了大量的研究,并取得了许多成果。

奥地利土壤学家、土壤微观形态学的创始人W. L. Kubiena 于1938年首次提出微观组构的概念。在他编写的《微观土壤学》著作中将微观组构定义为:微观组构是指土中的基质和骨架等要素相互之间的排列及其相互之间的联系。为了定量分析,研究者们引入了组构参数(fabric parameters)[113]、组构张量(fabric tensor)[114]等概念。2001 年 Ng[113]进一步将微观组构参数分成标量型参数(scalar-type parameters)和矢量型参数(vector-type parameters)两大类,标量型参数包括颗粒形状、颗粒尺寸、接触数、孔隙比等,矢量型参数包括接触矢量、接触法向和颗粒定向等。

近年来随着试验设备和数值计算方法的进展,研究者发现颗粒材料的细观组构对材料宏观力学性能影响很大。研究发现颗粒材料本身的强度对材料的宏观力学性能影响比较大,而颗粒之间的相互作用及颗粒间的排列方式等因素对材料的宏观力学性能影响更大。Chantawarangul[115]指出颗粒材料的细观表征可以更为真实地描述颗粒材料在承受剪切荷载过程中的物理演化过程及力学行为。(www.daowen.com)

因此,针对颗粒材料微观组构的分析,对研究颗粒材料力学性能具有很重要的作用,通过微观组构的研究可以较好地分析颗粒材料的力学行为演化过程,能较好地分析材料宏观力学行为演变的机理,并且可以预测复杂颗粒材料的力学行为。

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