依赖于加载的微观尺度量控制颗粒材料的体相性质：应力-力-组构关系的实验测试

颗粒材料的体相行为与其介观尺度和颗粒尺度特征相关联：强度性质源于由颗粒连通性（组构）、力传递和摩擦动员引起的颗粒尺度各向异性结构的累积。更根本地，这些各向异性结构共同作用以定义宏观尺度下的体相摩擦系数和应力张量等特征，并且可以通过源于微观尺度的应力-力-组构（SFF）关系来解释。尽管 SFF 关系已通过离散数值模拟得到广泛验证，但由于测量法向和摩擦接触力的挑战，实验室实现仍然难以实现。在本研究中，我们分析了在四种不同加载条件下对光弹性颗粒系统进行的实验：单轴压缩、各向同性压缩、纯剪切和环形剪切。在这些实验中，我们记录了颗粒位置、接触以及法向和摩擦力矢量，以测量颗粒尺度对渐进应变的响应。我们追踪了诸如堆积分数、平均配位数和平均法向力等微观尺度量，以及接触和力的各向异性分布。我们使用 SFF 关系将颗粒尺度各向异性与体相相匹配，该关系基于两个关键原理：描述应力张量的应力规则和描述体相摩擦系数的求和规则；我们发现求和规则和应力规则准确地描述了体相测量结果。此外，我们测试了组构和力通过我们的颗粒堆积体同等传递载荷的假设，并表明该假设在大应变值下是充分的，并且可应用于岩石力学、软胶体或细胞组织等力信息无法获取的领域。