剪切颗粒材料的局部化和不稳定性:摩擦和振动的作用

剪切带和粘滑不稳定性在剪切颗粒材料中早已被观察到。然而，它们的微观基础、相互依赖性和不同载荷条件下的可变性尚未得到充分的探索。在这里，我们使用一个非平衡热力学模型，剪切转换区理论，来研究应变局部化的动力学及其与剪切、干燥、颗粒状材料滑动稳定性的关系。我们考虑摩擦和无摩擦颗粒，以及声学振动的存在和不存在。我们的结果表明，在低应变率和中等应变率下，只有在没有振动的情况下才会出现持久的剪切带。在这些速率下，振动会使颗粒网络流化并使滑移局部化。粘滑现象只存在于摩擦颗粒中，且仅限于剪切带。在高应变速率下，粘滑现象消失，不同体系表现出相似的应力-滑移响应。改变振动强度、持续时间或应用时间会改变系统响应，并可能导致持久的流变变化。我们从速率增强和速率减弱响应之间可能的过渡角度分析了这些观察结果，这是由剪切引起的膨胀和振动引起的压实之间的竞争所促进的。 We discuss the implications of our results on dynamic triggering, quiescence and strength evolution in gouge filled fault zones.

文章链接:https://arxiv.org/abs/1607.05339

http://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.95.022901