一种可预测黏弹性材料流变特性的离散元胶结模型构建及验证--颗粒学报PARTICUOLOGY

本文构建了一种可预测黏弹性材料流变特性的离散元（DEM）仿真模型。该模型的核心思想是，将DEM模型中的弹性本构关系替代为黏弹性本构关系，以捕捉时间尺度效应，从而实现材料特性行为的精准仿真。首先，基于常用于黏弹性系统建模的Burgers模型对一个立方试样的周期剪切运动进行数值模拟，准确复现了试样的流变性质，由此表明离散元颗粒胶结模型能够很好地描述黏弹性材料的流变特性。进一步，基于实验数据对Burgers模型进行了参数校准，发现该模型在预测储存模量（G'）和损失模量（G''）值时存在较大的相对误差，可达25%左右。为解决该问题，作者在文中又提出一个更为鲁棒的广义Maxwell模型，成功地将G'和G''的仿真误差大幅度降低至10%。

由于本文提出的基于颗粒胶结模型的离散元仿真方法具有简单、快速的优势，有望替代网格算法来模拟复杂移动边界的黏弹性材料特性。

本文已OA，是来自奥地利Graz University of Technology和DCS Computing GmbH公司的合作成果，欢迎感兴趣的读者扫描下方二维码或者点击文末“阅读原文”进入ScienceDirect官网阅读、下载！

学术支持：车汉桥

编辑：《颗粒学报》编辑部

文章信息

Mascara, M., Mayrhofer, A., Radl, S., & Kloss, C. (2024). Implementation and validation of a bonded particle model to predict rheological properties of viscoelastic materials. Particuology, 89, 198-210. https://doi.org/10.1016/j.partic.2023.11.001.

附件：