An enhanced tool for probing the microscopic behavior of granular materials based on X-ray micro-CT and FDEM

粒状材料 离散元法 粒子(生态学) 机械 材料科学 复合材料 物理 地质学 海洋学
作者
Yuan Chen,Gang Ma,Wei Zhou,Deheng Wei,Qi Zhao,Yuxiong Zou,Giovanni Grasselli
出处
期刊:Computers and Geotechnics [Elsevier]
卷期号:132: 103974-103974 被引量:37
标识
DOI:10.1016/j.compgeo.2020.103974
摘要

We propose an enhanced tool by combining X-ray micro-computed tomography test and hybrid finite and discrete element method to investigate the mechanical behaviors of granular materials. We first conduct a min-triaxial test of Ottawa sand under X-ray micro-CT. Then, spherical harmonic analysis is performed to characterize multi-scale morphological characteristics of particles and used in the particle matching. The particle tracking algorithm ensures the matching accuracy between particle configurations even at large strain intervals. To probe intra-particle contact force, we reconstruct the numerical sample from X-ray image data. Without calibrating material parameters, FDEM simulation quantitatively agrees with the overall response of Ottawa sand recorded in experiment. Moreover, the particle scale dynamics obtained by simulation are remarkably quantitatively consistent with experiment results. The proposed tool sheds new light on bridging length scales from particle to granular system. We find that the granular material deforms plastically through spatially localized zones of large nonaffine displacements, and the spatiotemporal evolution of these zones controls the macroscopic responses of the system. The force chain collapse is relevant to the large induced structural voids formation within the shear transformation zones. Furthermore, we discover a connection between particle stress fluctuations and particle plastic rearrangements in granular materials.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
轩某完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
寂寞的诗云完成签到,获得积分10
1秒前
大力薯片完成签到 ,获得积分10
2秒前
爱吃粑粑完成签到,获得积分10
2秒前
科目三应助姚盈盈采纳,获得10
2秒前
2秒前
等待的映之完成签到,获得积分10
2秒前
高高小兔子完成签到,获得积分10
3秒前
summy完成签到,获得积分10
3秒前
mm完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
Candy完成签到,获得积分10
4秒前
等待完成签到,获得积分10
5秒前
Regina完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
苏silence发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
忧伤的绍辉完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
DD完成签到,获得积分10
6秒前
HarbinDing完成签到,获得积分10
6秒前
salttttt完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
生动高丽发布了新的文献求助20
7秒前
7秒前
7秒前
好好学习完成签到,获得积分0
7秒前
所所应助徐徐采纳,获得10
7秒前
8秒前
FKVB_完成签到 ,获得积分10
8秒前
缓慢若菱完成签到,获得积分10
8秒前
单纯芹菜完成签到,获得积分10
8秒前
冷静山河完成签到,获得积分10
8秒前
Burke完成签到 ,获得积分10
9秒前
kaikai完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
cchi完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] | NHBS Field Guides & Natural History 1500
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
Brittle fracture in welded ships 1000
Metagames: Games about Games 700
King Tyrant 680
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5573825
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4660098
关于积分的说明 14727788
捐赠科研通 4599933
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2524546
邀请新用户注册赠送积分活动 1494900
关于科研通互助平台的介绍 1464997