模型各向同性颗粒堆积的内部状态。II. 压缩与压力循环

这是系列三篇论文中的第二篇，通过数值手段研究各向同性应力下球形珠粒堆积的几何和力学性质。我们研究了改变施加压力 $P$（对于玻璃珠粒，从 1 或 10 kPa 高达 100 MPa）对前一篇论文中报道的由不同程序组装的几种构型的影响。作为 $P$ 的函数，我们监测了固体分数 $\Phi$、配位数 $z$、浮游颗粒比例（不承受力的颗粒）$x_0$、法向力分布、摩擦动员水平以及近邻距离分布的变化。假设接触律不涉及材料塑性或损伤，发现 $\Phi$ 在各向同性压缩循环中随 $P$ 变化几乎是可逆的，但由于接触力的摩擦滞后，所有其他量均发生不可逆变化。特别是，具有高配位数的初始低压状态在压缩循环中失去许多接触，最终其 $z$ 和 $x_0$ 值接近那些配位最差的初始构型。因此，即使不引起显著构型变化的比例载荷变化，也能在准静态条件下显著影响颗粒堆积的接触网络。