顆粒物質(zhì)的多尺度結(jié)構(gòu)及其研究框架

孫其誠(chéng)　金　峰

摘要顆粒物質(zhì)力學(xué)的研究剛剛起步，目前很多方面還不完善，文章作者認(rèn)為，該學(xué)科是應(yīng)用性很強(qiáng)的基礎(chǔ)學(xué)科，因此提出了從實(shí)際應(yīng)用中去發(fā)現(xiàn)科學(xué)問(wèn)題，進(jìn)而促進(jìn)顆粒物質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)理論發(fā)展的研究思路，并以土力學(xué)為例做了說(shuō)明，土是巖石經(jīng)風(fēng)化作用，由重力、流水和風(fēng)力等搬運(yùn)和沉積而成的產(chǎn)物，是密集顆粒物質(zhì)體系之一，土粒是構(gòu)成土體骨架、傳遞載荷的基本單元，與顆粒間復(fù)雜分布的孔隙水、氣體共同決定了土體的非線性本構(gòu)關(guān)系、剪脹(剪縮)和應(yīng)力路徑相關(guān)等復(fù)雜特征，以研究密集分布顆粒體系的顆粒物質(zhì)力學(xué)在近20年內(nèi)得到充分發(fā)展，它側(cè)重現(xiàn)象的機(jī)理分析和實(shí)驗(yàn)的精細(xì)檢測(cè)，為土力學(xué)的基礎(chǔ)研究提供了重要啟示，基于文章作者多年土力學(xué)和顆粒物質(zhì)力學(xué)的研究經(jīng)驗(yàn)，提出了土體具有多尺度結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)：除微觀的單顆粒尺度和宏觀土體尺度外，細(xì)觀尺度的力鏈?zhǔn)穷w粒接觸力傳遞的路徑，是存在于土體內(nèi)的相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體，建立了初步的理論研究框架，提出了力鏈網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)響應(yīng)決定土體復(fù)雜本構(gòu)關(guān)系的基本設(shè)想，下一階段將從理論分析、物理試驗(yàn)和基于自主開發(fā)的顆粒離散元模擬3個(gè)方面進(jìn)行研究，逐漸充實(shí)土力學(xué)多尺度理論體系，以期取得突破，

關(guān)鍵詞顆粒物質(zhì)，多尺度，力鏈，接觸理論，液-固耦合