PFC模拟单剪试验

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了单剪试验的基本原理及在PFC2D中的模拟过程。单剪试验通过在试样上施加垂直压力和剪应力来模拟剪切破坏。在PFC2D中，采用球颗粒模拟砂粒，并通过线性接触模拟砂粒间的相互作用。建模过程中，建立了正方形试样，并进行了固结阶段和单剪阶段的模拟。通过监测轴向应力、侧向应力、轴向应变、侧向应变和切应变等参量，得到了试样的力链分布和切应力与切应变的关系曲线。模拟结果揭示了单剪试验过程中的颗粒运动规律，为深入理解剪切破坏机制提供了重要依据。

单剪试验是指对试样施加垂直压力后，直接在试样上下面施加剪应力，直至发生剪切破坏的剪切试验。其变形原理如下图所示：

剪应变的计算公式为：

在PFC2D中，采用球颗粒模拟砂粒，视砂粒之间的不存在内聚力作用，砂粒之间的接触采用线性接触模拟。建立一个正方形的试样，四周边界采用墙体模拟，试样如下图所示：

单剪试验分两个阶段进行：固结阶段和单剪阶段。在各向同性固结阶段，基于伺服原理对边界墙体施加压力，试样在规定的围压下达到平衡；然后禁用边界墙体的伺服功能，为顶部墙体施加水平速度，为左右侧墙体施加转动速度，模拟单剪试验。通过FISH函数等对试样的轴向应力、侧向应力、轴向应变、侧向应变、切应变等参量进行了监测。使用测量圆对试样的应力和应变进行监测。

仿真得到的试样的力链分布、切应力与切应变的关系曲线如下图所示：

单剪试验模拟过程中颗粒的速度矢量图如下图所示。

建模过程及代码展示如下：