球形砾石碰撞损伤破碎三维离散元模拟研究

作者：叶阳; 曾亚武^*; 杜欣; 孙翰卿; 陈曦

来源：岩土力学, 2020, S1: 368-378.

DOI：10.16285/j.rsm.2019.1688

• 落石冲击
• 破碎模式
• 冲击力
• 损伤率
• 高速碎片

落石碰撞损伤破碎和碎片速度对落石运动轨迹准确预测至关重要。为揭示碰撞损伤破碎和碎片速度,采用结晶法及三维离散元建模,针对球板碰撞室内试验,开展球砾碰撞损伤破碎三维离散元模拟。模拟结果表明,球砾损伤破碎模式与室内试验完全吻合;较高碰撞速度使球砾内部产生径向宏观裂纹和二级宏观裂纹,将球砾破碎成较小块体;二级环向裂纹源于橘子状碎片进一步压缩。径向宏观裂纹的产生导致裂纹数显著增加;基于裂纹数的损伤率随碰撞速度的增加呈3个不同阶段,接触力同样受损伤破碎显著影响;球砾碰撞破碎会产生高速碎片,碎片速度可高达碰撞速度的3.2倍,以等效粒径小于0.11的小碎片为主;碰后碎片速度方向随碰撞速度发生显著变化,变化与球砾碰撞破碎模式相对应。

• 单位
  武汉大学; 中铁第四勘察设计院集团公司; 建筑工程学院