关于直接剪切试验中应力相关颗粒间摩擦的影响

接触摩擦是颗粒介质剪切行为的关键影响因素。在离散元法（DEM）中，接触摩擦通常用库仑定律建模，假设颗粒间摩擦系数为常数。从摩擦学可知，摩擦受温度、法向应力、表面状况等多种因素影响，这些影响均无法用库仑定律中的常数颗粒间摩擦系数建模。对于给定颗粒材料（颗粒形状分布），在DEM模型中使用常数颗粒间摩擦通常导致直接剪切试验模拟中体摩擦系数为常数。虽然这在等径球形颗粒的实验中常见，但文献中亦有论文报道某些材料的非球形颗粒的体摩擦具有应力依赖性。本工作中，通过在DEM模拟中引入应力相关颗粒间摩擦模型，获得了体摩擦的应力依赖性。验证采用了在单玻璃珠和成对玻璃珠上进行的直接剪切试验实验结果。成对球的体摩擦随法向应力增大而明显下降，而单球的体摩擦近乎恒定。采用应力相关颗粒间摩擦的DEM模拟与单球和成对球的实验结果均吻合良好。与采用常数颗粒间摩擦的模拟对比，清晰显示了所提模型的优势。