王 蕉 楚锡华

* (西南交通大学力学与工程学院,成都 611756)

† (武汉大学土木建筑工程学院,武汉 430072)

引言

作为离散颗粒材料的土壤(或岩体),是日常生活中最常见的随机多孔介质,冲击载荷作用下材料的动力学响应对于工程实践和地质灾害防控有着重要的指导意义.注意到应力波的传播行为与介质性质密切相关,基于应力波的行为特征分析可提供一种非侵入式研究颗粒材料性质的途径.因此有非常多的学者致力于研究冲击载荷作用下颗粒材料的动力学响应.

在过去几十年中,一维颗粒链中的波传播行为一直是一个备受关注的话题[1-3].在研究过程中,研究人员通常在边界处设置传感器,从多方面研究颗粒材料中的波特性[4],但很少讨论边界区的情况[5-6].对于更复杂的塑性接触问题,研究者们构建了具有弹性和塑性特性的理想颗粒材料模型,研究不同的载荷条件下单分散的弹性和弹塑性颗粒链的动力学响应,给出了波传播过程中能量衰减的机制[7-9].Hayden 等[10]开发了弹塑性球体动态压缩力−位移模型来研究由金属球体组成的系统对撞击的响应,模拟中使用大型周期性颗粒晶体,以确定材料中应力波速的控制因素.除了天然材料之外,基于颗粒物质的超材料设计一直是一个充满活力的研究领域,它结合了材料科学,非线性动力学和凝聚态物理等学科的思想[11].迄今为止大多数研究都集中讨论一维晶体中的现象,基本回避了边……