PFC模擬純剪試驗

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純剪切(pure shear)是沒有發生轉動的剪切應變模式,即剪一切前后有線元長度發生了變化(即真實形變),而沒有發生主軸的旋轉。純剪切應力與純剪切應變有關,通過以下公式:

PFC模擬純剪試驗的圖2

在純剪切條件下,剪切應變可計算為:PFC模擬純剪試驗的圖3

純剪切微元的受力模式如下所示:

PFC模擬純剪試驗的圖4

PFC2D中,采用球顆粒模擬砂粒,視砂粒之間的不存在內聚力作用,砂粒之間的接觸采用線性接觸模擬。建立一個正方形的試樣,四周邊界采用墻體模擬,試樣如下圖所示:

PFC模擬純剪試驗的圖5

純剪切試驗分兩個階段進行:固結階段和純剪切階段。各向同性固結階段,基于伺服原理對邊界墻體施加壓力,試樣在規定的圍壓下達到平衡;然后禁用邊界墻體的伺服功能,為頂部墻體和右側墻體設置速度,模擬純剪切試驗。通過FISH函數等對試樣的橫向應力、豎向應力、純剪切應變、純剪切應力等參量進行了監測。通過變化荷載方向實現循環剪切,可得到滯回曲線

純剪切過程中當試樣豎向受拉力,橫向受壓力作用時,邊界墻體及球單元的位移矢量如下圖所示:

PFC模擬純剪試驗的圖6

仿真得到的試樣的純剪切應力應變關系如下圖所示:

PFC模擬純剪試驗的圖7

建模過程講解及代碼展示如下:

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PFC模擬,離散元,砂礫料,純剪試驗,數值模擬

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