非粘性二维颗粒堆积中的接触角熵与宏观摩擦

我们研究了非粘性圆盘堆积中颗粒接触角分布与局部颗粒摩擦对宏观摩擦和体积模量的关系。利用二维分子动力学模拟了施加于颗粒堆积上的单轴加载 - 卸载循环。虽然宏观 Mohr 摩擦取决于颗粒堆积的几何细节，但在有限次数的加载 - 卸载循环后，它会达到一个稳态极限，从而为体积模量、颗粒配位数、孔隙率和摩擦提供定义明确的值。对于随机堆积和所分析的所有多分散性，我们发现随着颗粒间摩擦的增加，极限循环的体积模量线性减小，而平均配位数减小且孔隙率增加，这也近似为线性函数。另一方面，宏观 Mohr 摩擦随颗粒间摩擦呈单调增加趋势。后一结果与一个理论模型进行了比较，该模型假设存在对应于特定 Mohr 摩擦值的滑动面。宏观摩擦的模拟结果得到了理论模型的良好描述，该模型结合了局部邻域角分布，该分布可通过接触角熵进行量化。随着局部摩擦的增加，邻域角分布的极限熵减小，从而将几何分量引入颗粒摩擦。令人惊讶的是，一旦达到极限循环，Mohr 摩擦似乎对多分散性不敏感，正如最近报道的那样。