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摘要
颗粒破碎是影响钙质砂宏观力学变形特征的重要因素，亦会导致微观上的能量耗散机制发生改变。为研究剪切过程中钙质砂的颗粒破碎与能量演化的关系，本文基于PFC2D软件，建立考虑了颗粒破碎的钙质砂离散元模型进行剪切试验模拟，阐释剪切过程中钙质砂的颗粒破碎与能量演化的关系。结果表明，在整个剪切过程中钙质砂颗粒持续破碎，但随着剪切的进行产生同样的破碎将需要更大的输入功，颗粒破碎逐渐集中于剪切带内，破碎率的增加会分散颗粒破碎带的集中程度。摩擦耗能在整个剪切过程中起主要作用，颗粒破碎不仅影响应变能的积累，亦对摩擦耗能的分布产生影响，低破碎率钙质砂摩擦能主要由剪切带内颗粒重排产生，高破碎率钙质砂颗粒破碎产生子颗粒的运动提供了摩擦耗散。能量的变化亦与宏观应力应变的发展相对应，破碎能量的增加使得应变能减少，颗粒运动跃迁的能量减少，最终密砂的剪切响应向松砂转变。
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