分层制样在MatDEM中的实现

   本人硕士阶段研究的是桩承式路堤中的土拱效应，目前业内一般是通过太沙基的Trapdoor试验进行宏微观分析，而且这个试验非常适合用离散元法模拟，我甚至觉得离散元法简直就是为他而生（哈哈，有点夸大了）。这个试验的数值模拟前期制样非常重要，所以笔者在这方面下了很多功夫进行研究，也颇有心得（洋洋自得，哈哈），恰巧从PFC软件换到MatDEM软件，所以将分层制样在MatDEM中的实现方法分享一下，希望对读者有所帮助。下面的过程其实是将PFC中的分层制样方法转化到MatDEM中实现。

  （1）按指定孔隙率和级配曲线分层生成不考虑重叠量的颗粒（需要自行编写颗粒生成程序），图1为笔者按均匀分布生成的颗粒级配曲线（方便比较没有放大粒径）。由于MatDEM中的墙单元是由球体组成的，所以层与层之间有一道由两道墙组成的隔墙，并且属于同一层的墙和活动单元之间无作用力，通过这种方法构造了无厚度的墙体，图2为效果图。

图1

图2

（2）由于初始重叠量巨大，所以每进行10次d.balance()后对颗粒速度进行清零让颗粒缓慢弹开，共进行1000次d.balance()。之后不对速度清零进行d.balance()让每层之间的颗粒相互挤压碰撞达到分布均匀的目的，此时每层中都挤压了大量的应力，如图3所示。

图3

（3）删除层与层之间的墙体，进行足够的d.balance()，将挤压的应力进行释放，层与层之间颗粒挤压碰撞使整个试样应力分布均匀，如图4所示。

图4

（4）设置摩擦系数和施加重力让试样在重力的作用下沉积，如图5所示（右边力链绘制需自行编程，源码已分享在MatDEM官方QQ群）。

图5

本制样方法比较适合高宽比较大的尺寸，高宽比小的各种制样方法之间差别不大。最后把一个Trapdoop的结果图分享出来（竖向应力测量圆需要自行编程，原理可参考PFC4.0帮助文档）。

图6