颗粒材料剪切过程的能量与稳定性演化
编号:207
访问权限:仅限参会人
更新:2024-04-30 10:28:39 浏览:493次
口头报告
摘要
由相互作用颗粒组成的散粒体在剪切作用下会表现出复杂且宽泛的宏观特性,这种复杂性是由颗粒重排所导致的几何无序造成的,颗粒重排在接触处伴随产生塑性耗散。这种与整体几何无序相关的局部耗散可能是造成各种宏观特征的关键因素,例如密实散粒体的应变局部化导致剪切带的形成。局部化剪切带的产生使得散体系统的均质性被打破,在剪切作用的持续作用下系统发生自组织过程。颗粒材料的微细观结构重组是将系统带入一个更“稳定”还是更“不稳定”的状态仍是一个开放性问题。本文基于离散元法(DEM),研究了密实和松散试样在双轴剪切过程中微观弹性能储存与塑性耗散间的转化过程,基于二阶功理论进一步分析了散粒体在能量控制下由均质性向非均质性转化过程中的稳定性演化规律。对散粒体内的能量过程分析表明,密实试样最大弹性能储存能力导致系统由均质变形向非均质变形转换,进而形成剪切带,与塑性耗散相关的弹性能显著释放是这种相转换的标志。随着系统内弹性-塑性能转化达到唯一动态平衡,散体试样剪切至临界状态。密实试样的二阶功首次消失在应力峰值状态,此处的最大弹性能储存驱使系统由稳定状态向潜在不稳定状态分岔。随着分岔后阶段弹性能的释放和塑性滑动的持续耗散,密实试样始终处于“稳定-潜在不稳定”的反复调整过程,而由于松散试样在剪切作用下缓慢持续储存弹性能,系统始终处于“稳定-潜在不稳定”的反复调整。散粒体的稳定性反复调节过程说明系统在剪切作用下其内部结构发生重组,该重组过程表现为:当前状态的结构足够稳定以包容各个方向的扰动;持续剪切使系统内的稳定结构被破坏而不能包容各个方向的扰动,进而在某些方向上发生失稳;轴向加载使得内部结构继续调整为一个新的能包容各个方向扰动的稳定结构,系统重新获得稳定性。
关键词
颗粒材料,弹性能,塑性耗散,临界状态,稳定性
发表评论