مدل‌سازی اجزا مجزا برای ذرات با شکل نامنظم در محیط دو بعدی

برای به دست آوردن مدل‌سازی دقیقی که قابل مقایسه با نتایج آزمایشگاهی باشد، ویژگی‌های ذرات نظیر شکل، اندازه، الاستیسیته و پلاستیسیته، قابلیت خردشدگی و موارد مشابه باید با دقت زیادی مدل شوند. از آن جایی که شکل ذره بر رفتار مکانیکی گروه ذرات نظیر مقاومت برشی تاثیر بسیار زیادی دارد، بنابراین مدل‌سازی مناسب شکل ذره از اهمیت بالایی برخوردار است. در اکثر مدل‌سازی‌هایی که تا کنون انجام شده‌اند و به بررسی رفتار خاک پرداخته‌اند، شکل ذرات به صورت دایره، بیضی و چند ضلعی مدل شده‌است که هیچ کدام مدل‌سازی مستقیمی از شکل ذره نامنظم محسوب نمی‌شوند و بنابراین رفتار مکانیکی را به خوبی نمایان نمی‌سازند. روشی که در این مقاله به‌ کار برده شده‌است، در واقع مدل‌سازی مستقیم شکل ذره می‌باشد. در این روش شکل نامنظم ذرات واقعی، با ترکیب کردن تعداد دلخواهی المان دایره‌ای شکل که می‌توانند با یکدیگر هم پوشانی داشته‌باشند و به صورت صلب به هم متصل شده‌اند مدل‌سازی شده‌است. برای بررسی تاثیر شکل ذرات بر ویژگی‌های مکانیکی خاک‌های دانه‌ای سه گروه ذرات یعنی ذرات تیز گوشه، ذرات با زاویه‌داری متوسط و ذرات گردگوشه در نظر گرفته شده‌اند. سپس با استفاده از روش اجزا مجزا یک سری آزمایش دو محوری شبیه‌سازی شده در فشارهای همه جانبه مختلف، ضرایب اصطکاک مختلف و نسبت تخلخل‌های مختلف بر روی مجموعه‌های ایجاد شده از هر دسته ذرات انجام شده‌اند. نتایج نشان می‌دهند که میزان زاویه‌داری ذرات بر رفتار خاک تاثیرات قابل ملاحظه‌ای دارد. هم چنین نتایج به دست آمده به طور کیفی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده‌اند که تطابق خوبی بین نتایج دیده شده‌است.