專利名稱：一種新型顆粒材料組構(gòu)各向異性的定量測試與分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顆粒材料計(jì)算力學(xué)和本構(gòu)模擬。
背景技術(shù)：
Gillott (1970)以及 Yoshinaka 與 Kazama (1973)用 X 光進(jìn)行測量。Morgenstern和Tchalenko (1967)采用了光學(xué)的方法來研究粘土的顆粒朝向。Kanatani (1984)發(fā)現(xiàn)了張量形式的扭剪密度函數(shù)。Kuo和Frost (1996，1997)，Kuo等(1998)以及Jang和Frost (1999, 2000)基于立體測量學(xué)結(jié)合圖像分析技術(shù)，提供了一種強(qiáng)大的組構(gòu)張量分析方法。Arthur 和 Dunstan 發(fā)現(xiàn)了 X 光照相術(shù)的可能。Dafalias 和 Arulanandan (1978，1979),Arulamamdan 和 Dafalias (1979)以及 Anandarajah 和 Kuganenthira (1995)用一個(gè)參數(shù)來評估砂土的導(dǎo)電性。河海大學(xué)姜景山等采用計(jì)算機(jī)圖像測量分析系統(tǒng)多模型試驗(yàn)圖片進(jìn)行分析，能定量地分析粗顆粒試驗(yàn)過程中顆粒的位移、轉(zhuǎn)角、長軸的定向、配位數(shù)以及支向量的變化。清華大學(xué)張建民等采用自主研發(fā)的雙軸壓縮試驗(yàn)系統(tǒng)，以圓形和橢圓形截面的金屬棒狀材料組成的二維堆積體為試驗(yàn)對象，用人工排列形成材料內(nèi)結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)行相關(guān)研究。以上方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但每一種方法都具有一定的局限性，只能針對某種材料或者某種試驗(yàn)方法定性獲得顆粒材料的組構(gòu)各向異性。由于顆粒材料的組構(gòu)各向異性對材料的宏觀力學(xué)特性具有較大影響，因此，需要提出一套顆粒材料組構(gòu)各向異性的定量測試與分析方法，該方法方便并具有普適性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)所存在的不足，提供一種顆粒材料組構(gòu)各向異性的定量測試與分析方法，能標(biāo)定出不同種類的顆粒材料細(xì)觀組構(gòu)的變化，得出相應(yīng)的細(xì)觀參數(shù)。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:它包括以下步驟:(I)、顆粒材料初始內(nèi)結(jié)構(gòu)的固定。施加20 30kPa的較小氣壓,將環(huán)氧樹脂緩慢注入顆粒材料試樣內(nèi)，養(yǎng)護(hù)顆粒材料試樣使其完全硬化；(2)、對養(yǎng)護(hù)固化后的顆粒材料試樣切片，并對切片表面進(jìn)行碾磨、拋光處理；( 3 )、用掃描電鏡觀察分析切片表面的細(xì)觀結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，本發(fā)明采用反映顆粒朝向的幾何統(tǒng)計(jì)參數(shù)來表示砂樣的各向異性，其定義為:
權(quán)利要求
1.粒材料組構(gòu)各向異性的定量測試與分析方法，其特征在于它包括以下步驟: (1)、顆粒材料初始內(nèi)結(jié)構(gòu)的固定。
施加20 30kPa的較小氣壓，將環(huán)氧樹脂緩慢地注入顆粒材料試樣內(nèi)，養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間后試樣完全固化； (2)、對養(yǎng)護(hù)固化后的顆粒材料試樣切片，并對切片表面進(jìn)行碾磨、拋光處理； (3 )、用掃描電鏡觀察分析切片表面的細(xì)觀結(jié)構(gòu)。
2.按權(quán)利要求1所述的顆粒材料組構(gòu)各向異性的定量測試與分析方法，其特征在于它采用反映顆粒朝向的幾何統(tǒng)計(jì)參數(shù)來表示砂樣的各向異性，其定義為:
3.按權(quán)利要求1所述的顆粒材料組構(gòu)各向異性的定量測試與分析方法，其特征在于在進(jìn)行步驟(I)之前先干燥顆粒材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種顆粒材料組構(gòu)各向異性的定量測試與分析方法，能標(biāo)定出不同種類的顆粒材料細(xì)觀組構(gòu)的變化，得出相應(yīng)的細(xì)觀參數(shù)。發(fā)明步驟如下顆粒材料初始內(nèi)結(jié)構(gòu)的固定；施加20～30kPa的較小氣壓，將環(huán)氧樹脂緩慢注入顆粒材料試樣內(nèi)，養(yǎng)護(hù)顆粒材料試樣使其完全硬化；對養(yǎng)護(hù)固化后的顆粒材料試樣切片，并對切片表面進(jìn)行碾磨、拋光處理；用掃描電鏡觀察分析切片表面的細(xì)觀結(jié)構(gòu)。采用本方法，能夠很好地固定顆粒材料的初始內(nèi)結(jié)構(gòu)，經(jīng)過精心養(yǎng)護(hù)固化，對切片表面研磨拋光處理，可以在掃描電鏡下清晰地觀察到顆粒材料的內(nèi)結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，可以后續(xù)分析工作準(zhǔn)確地進(jìn)行，以準(zhǔn)確模擬顆粒材料各向異性和應(yīng)力各向異性耦合等復(fù)雜條件下的力學(xué)行為。
文檔編號G01N15/00GK103091212SQ201310015519
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者楊仲軒, 李玲玲, 趙朝發(fā) 申請人:浙江大學(xué)