基于压力相关流变学的粒状柱坍塌的粘塑性模型

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作者：scidown 发布时间：2021-07-01 15:12:06 文章标题：

基于压力相关流变学的粒状柱坍塌的粘塑性模型( Viscoplastic modeling of granular column collapse with pressure-dependent rheology )

文章作者：

IR Ionescu A Mangeney F Bouchut O Roche Granular collapse Viscoplastic rheology Drucker–Prager plasticity Yield stress Variable viscosity Augmented Lagrangian

文章简述：

提出了一个干颗粒流的力学和数值模型，定量地再现了颗粒柱在斜面上坍塌的室内实验。流变参数由实验直接导出。在Drucker-Prager塑性理论框架下，用屈服应力和粘度η(‖d‖,p）分别与压力p和应变速率张量的范数有关，重新表述了μ(I)流变。采用基于迭代分解-协调公式的有限元方法，结合增广拉格朗日方法，计算了颗粒区域、速度场、应力偏差场和压力场。用该模型进行的二维模拟很好地再现了散体柱崩塌的动力学和沉积。流动基本上位于前沿后面的表层，而它分布在发生基底滑动的前沿附近的整个深度。计算的跳动距离和倾斜度与实验值吻合较好。通过对流动过程中平均粘度的一个易于计算的数量级近似(η=1pas)，我们证明了具有恒定粘度的Drucker-Prager流变学给出的结果与μ(I)流变学非常相似，并与实验高度分布相一致，同时显著降低了计算成本。在粘度0.1<η<1PaS范围内，动力学和沉积非常相似。因此，观察到的滑塌行为似乎主要是由于流动/无流动准则和“流动本构关系”中与应变无关的部分（即与塑性效应有关）。然而，当使用不切实际的大粘度值(10pas)时，结果非常不同。

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