如何在MatDEM中设置一堵光滑的墙

最近突然心血来潮，于是就更新了一篇，哈哈。一点小技巧，希望对离散元探索上的读者有所帮助和启发。下面进入正文。

在MatDEM中所有的刚性墙体都是由球单元组成，这不像PFC有专门的wall单元（2D中由线段组成，3 D中由三角面组成）。由球单元组成的墙在我看来既有优点也有缺点，优点：通过设置球体半径，墙看起来很厚，颗粒更不容易穿墙而过，而对于线段和面，颗粒容易因积压力过大而穿过。缺点：构建形状复杂，表面粗糙。表面粗糙会导致一个容易被忽略的问题，就是会产生类似于机械咬合力。这个就是本文的主要探讨内容。

首先通过一个示例来进行说明。建立一个简单的堆积模型，模型为颗粒在重力的作用下在一个边长0.5m的箱子中沉积，墙的摩擦系数都为0。制样步骤和我第一篇内容一致，只是为了方便没有分层。沉积完成后的力链图如图1所示。从与墙接触处的力链图可以看出力链的方向不是水平的，这就导致在接触位置会有一个在竖直方向上的分力，而这个分力会对上部土体起到支撑作用，会承担一部分土体的重力，通过d.getGroupForce命令可以得到左右两面墙和底墙受到的竖向力大小，数据统计到表1。

表1中也统计了墙体不同加密系数（单元间距和直径比）和静载下的受力情况，可以看出：

1. 左右两面墙都受到了竖向力的作用。

2. 随着加密系数的增加，损失百分比（左右墙竖向力总和占底墙竖向力的百分比）越大。

3. 施加静载后左右墙竖向力值变大，这是形成的机械咬合力造成的。

虽然数值较小，但如果是三维建模，这就是一个面了，影响将更加明显，读者可以自己尝试，这里作者就偷懒一下，哈哈。

图1

表1

如果使用PFC中的wall单元就不会出现这种问题，那么在MatDEM中可以实现吗？答案是可以的，这就是开头所说的小技巧，还是通过示例进行描述，我的目标是将左右墙设置为光滑墙，光滑意味着没有竖向分力，所以当颗粒接触左右边界时就只会受到一个水平力，这个力通过给越界的颗粒赋X方向的体力来实现，这样就形成了一道无形的光滑墙，就这么简单，哈哈。结果如图2所示。为了形成对比，只是把左右两面墙给移开了，得到的底墙数据如表1所示，是很接近理论总重力的。图3为对应的力链图，与图1对比可以看出靠近左右边界处的粗力链变少了，这是一个变化。

图2

图3

上面例子中的墙是竖直的，那么如果是倾斜的呢？读者可以自己思考一下，图4为一个示例结果图，内容为圆形颗粒团落在一个45度的斜坡上。