湿颗粒材料的剪切强度特性
材料科学
2016-08-16 v1
摘要
我们研究了悬垂态（即液相不连续的状态）下湿颗粒材料的剪切强度特性随含水量的变化。将沙子和玻璃珠润湿，并在直接剪切盒中在不同围压下进行测试。同时，我们使用显式方程描述毛细力作为颗粒间距离、水桥体积和表面张力的函数，进行了三维分子动力学模拟。我们表明，由于毛细相互作用的特殊性质，水含量对剪切强度的主要影响源于液桥的分布。这一性质导致剪切强度随水含量出现饱和。我们通过剪切强度的微观分析得出了相同的结论。我们提出了一个考虑毛细力、颗粒织构和颗粒尺寸多分散性的模型。我们发现剪切强度的理论估计与实验数据和模拟结果都有相当好的一致性。根据数值数据，我们根据法向力的符号和水平以及键的方向，分析了不同类别液桥的连通性和各向异性。我们发现，弱压缩键几乎是各向同性分布的，而强压缩键和拉伸键具有明显的各向异性。法向力的概率分布函数对于强压缩键呈指数递减，对于弱压缩键在近一个数量级内呈递减幂律，在拉伸键范围内呈递增线性函数。这些特征表明，不同的键类别在剪切强度方面所起的作用不同。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0604368,
title = {Shear strength properties of wet granular materials},
author = {Vincent Richefeu and Moulay Saïd El Youssoufi and Farhang Radjaï},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0604368},
year = {2016}
}
备注
12 pages