● 摘要
砂土等颗粒材料在自然界中广泛存在，其各向异性特征对土木工程等实际工程应用具有不容忽视的影响，因此，对各向异性颗粒材料的破坏模式、变形特征等的研究一直受到广泛的关注。各向异性颗粒材料的宏观变形特性与其细观组构及演化规律有关，本文在较为广泛的阅读和总结国内外已有颗粒材料的强度特征和变形规律的基础上，运用离散元数值模拟方法，对各向异性颗粒材料双轴压缩以及应力主轴循环旋转试验进行了数值模拟，从宏观变形规律到细观组构演化进行了较为深入的研究探讨。本文的主要工作为：(1)利用PPDEM离散元软件，根据已有的颗粒材料物理试验结果，通过将数值模拟结果与物理试验结果反复对比分析，确定出了较为可靠的一组离散元数值模拟细观参数，为本文的进一步研究确定基础。(2)对椭圆形各向异性颗粒材料进行系列双轴压缩数值模拟试验，对其应力应变规律进行分析。并利用离散元软件的优势，从剪切带分布规律、孔隙分布、颗粒长轴定向以及力链传导分布等各细观层面对试样的细观变形机理进行分析。(3)讨论离散元数值模拟过程中边界条件对各向异性颗粒材料双轴压缩试验中材料宏观力学性质、变形规律以及细观变形过程的影响。(4)进行了一系列纯主应力循环旋转条件下的数值模拟分析，研究各向异性颗粒材料在纯主应力循环旋转条件下的各应变分量变化特征、剪应变路径规律、流动规律等，以及不同的初始孔隙比、正应力水平和应力比对其变形特性的影响。