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Finite Element Simulations on failure behaviors of Granular Materials with Microstructures Using a Micromechanics-Based Cosserat Elastoplastic Model

引用

Computer Modeling in Engineering & Sciences 2024年第3期138卷 2305-2338页

作者： Chenxi Xiu Xihua Chu School of Civil Engineering Chongqing Jiaotong UniversityChongqing400074China School of Civil Engineering Wuhan UniversityWuhan430072China

This paper presents a micromechanics-based Cosserat continuum model for microstructured granular *** utilizing this model,the macroscopic constitutive parameters of granular materials with different microstructures are expressed as sums of microstructural *** microstructures under consideration can be classified into three categories:a medium-dense microstructure,a dense microstructure consisting of one-sized particles,and a dense microstructure consisting of two-sized ***,the Cosserat elastoplastic model,along with its finite element formulation,is derived using the extended Drucker-Prager yield *** investigate failure behaviors,numerical simulations of granular materials with different microstructures are conducted using the ABAQUS User Element(UEL)*** demonstrates the capacity of the proposed model to simulate the phenomena of strain-softening and strain *** study investigates the influence of microscopic parameters,including contact stiffness parameters and characteristic length,on the failure behaviors of granularmaterials ***,the study examines themesh independence of the presented model and establishes its relationship with the characteristic length.A comparison is made between finite element simulations and discrete element simulations for a medium-dense microstructure,revealing a good agreement in results during the elastic *** parameters describing plasticity are shown to be partially related to microscopic factors such as confining pressure and size of the representative volume element.

关键词： Granular materials micromechanics Cosserat elastoplastic model microstructures failure behaviors

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