【摘 要】
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岩土力学其实是一门关于颗粒材料的力学,岩土力学发展上的困难也主要源于岩土材料复杂的离散特性。在走过漫长的连续介质有限元之路后,近二十年来离散元计算理论与技术成为了岩土力学发展的主要途径。根据已有的共识,颗粒材料的宏观力学特性与细观组构有密切的联系,而颗粒形态特征对其细观组构的形成及演化又有重要的影响。除了颗粒的球度、棱角度、粗糙度以外,作者关注到颗粒形态特征中的主轴偏心也是一个重要的影响因素,而至
【基金项目】
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国家自然科学基金（51909095）； 广东省自然科学基金（2020A1515011525）； 中央高校基本科研业务费基金（D2192710）；
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岩土力学其实是一门关于颗粒材料的力学,岩土力学发展上的困难也主要源于岩土材料复杂的离散特性。在走过漫长的连续介质有限元之路后,近二十年来离散元计算理论与技术成为了岩土力学发展的主要途径。根据已有的共识,颗粒材料的宏观力学特性与细观组构有密切的联系,而颗粒形态特征对其细观组构的形成及演化又有重要的影响。除了颗粒的球度、棱角度、粗糙度以外,作者关注到颗粒形态特征中的主轴偏心也是一个重要的影响因素,而至今很少有关于它的研究。基于此,本文重点关注颗粒形态的主轴偏心现象,采用所在团队自编的非球离散元程序Sudo DEM开展了颗粒材料的趋真模拟,通过观察连续随机堆积与真三轴剪切过程中的细观组构形成与演化,探究主轴偏心率对颗粒材料堆积初始组构及应力诱导组构演化的影响。论文主要研究内容与结果如下:（1）首次提出以主轴偏心率对颗粒主轴不对称的程度进行定量描述,对颗粒形态特征的量化指标体系是一个小的改进;提出并实现了基于非对称扩展超级椭球离散元模型对主轴偏心率的定量计算;首次通过3D打印技术获取偏心颗粒开展堆积试验,与数值模拟进行对比,验证了扩展超级椭球模型接触检测算法的合理性。（2）研究了主轴偏心率对堆积初始组构的影响。开展了多方案的随机堆积模拟,通过对休止角、堆积流动状态等宏观现象的考察,结合应力分布、配位数、接触力网格、摩擦发挥系数等进行了较全面的细观分析,证明了主轴偏心确实对细观组构有重要影响,同时揭示了主轴偏心对堆积初始组构的影响规律,获得了一些新的认识。（3）研究了主轴偏心率对应力诱导组构的影响。开展了多方案的真三轴剪切模拟,结合接触法向、接触力、支向量等细观量进行分析,并基于组构张量定量描述组构各向异性,采用跨尺度SFF理论（Stress-Force-Fabric）建立起宏观与细观的联系,考察主轴偏心对应力诱导组构的影响,并在此基础上分析了宏观抗剪强度提升的细观机理。
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