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堵塞行为是颗粒体系中一种常见的现象,其力学性质与堆积结构的关联非常复杂。为了寻找颗粒物质的本构关系,前人通过实验、模拟以及理论分析均对颗粒物质进行过研究。但截止目前仍未给出适合颗粒物质的本构关系。介于颗粒物质的复杂性,我们只能通过使颗粒堆逐渐复杂化、实际化来逐步研究。 本文采用离散元法研究了由两种不同半径颗粒组成的二维双分散无摩擦球形颗粒体系在临界堵塞态所呈现的结构特征,讨论了大小颗粒粒径比与大颗粒百分比对临界堵塞态的影响。数值模拟结果表明,当粒径比?小于1.4时,临界平均接触数与大颗粒百分比关系不大,当粒径比?大于1.4时随着大颗粒百分比的增大临界平均接触数先减小再增大。而临界体积分数在粒径比?小于1.8时随着大颗粒百分比的增加先减小后增大,大于1.8时又基本不随大颗粒百分比而变化。大颗粒百分比在接近0或1时,系统近似为单分散体系,临界平均接触数与体积分数基本不随半径比的增大而变化;在接近0.5时,临界平均接触数随着半径比的增大逐渐减小,而临界体积分数则是先减小后增大。文中对大-小颗粒这一接触类型的百分比也进行了探讨,其值随着大颗粒百分比的增大呈二次函数的变化趋势,粒径比对这一变化趋势只有较小的影响。并且对临界堵塞态附近所表现的幂率规律几乎无影响。 进一步研究了二维颗粒体系在特定粒径比与大小颗粒个数比条件下几何结构与力学性质之间的关联。结果表明:随着颗粒压强的逐渐增大颗粒原胞面积逐渐增大孔隙原胞面积减小其总和保持不变,并且颗粒原胞的形状边数逐渐变大,孔隙原胞的形状边数逐渐减小系统越加稳定。对该组成成分下颗粒堆在临界堵塞态处的各量概率密度也做了统计。统计结果表明:颗粒压强与孔隙原胞面积概率密度在临界堵塞态处均出现单峰的分布,并在对应平均值处取得极大值;分离的大小颗粒原胞面积并未表现出一定的规律性,但整体统计却出现双峰的概率分布。