softbond vs pb：断键之后，试样靠什么扛住
PFC 6.0 里有个存在感不高的接触模型叫 softbond（Soft-Bond，软化胶结）。它 2018 年前后才进 PFC 的模型库，很多同学用了多年 linearpbond（下文简称 pb）都没碰过它。我们最近搭了一组对照测例——同一份试样、同一套胶结参数，让 pb 和三档软化参数的 softbond 各跑一遍单轴压缩和巴西劈裂——把两者的差别用数据摆出来。
先说结论：开裂之前，softbond 和 pb 几乎是同一个模型；开裂之后，两者分道扬镳。pb 断键后集中塌断，softbond 断键后接触仍能传递弯矩，损伤被弥散掉、峰后缓降。UCS/σt 比值从 pb 的 10.9 单调推到 12.6，破坏过程则被拉宽了一倍以上。
这篇文章把模型机理、测例设计、结果和选型建议一次讲清。所有结论都来自我们实跑的 8 组数值试验（4 案 × 单轴+巴西），不是文档转述。
1. softbond 是个什么模型
softbond 最特别的地方是"一体两态"：同一套法向/切向刚度 kn、ks，既当无胶结颗粒用，也当胶结颗粒用。
无胶结状态下，它不只是摩擦接触——还能传递弯矩和扭矩，且各方向都有摩擦帽。这其实是 Jiang 等人 2015 年提出的抗滚动接触模型：颗粒之间"点接触但转不动"，堆起来才有合理的休止角。
胶结状态下，它的骨架和 pb 一样：圆形截面的胶结材料、Mohr-Coulomb 强度包络（σt、c、φ 三个参数）、弯矩计入截面边缘应力。关键差别在破坏那一瞬间：
pb：拉应力超过强度，键当场删除，试样单元瞬间失去这部分承载力； softbond：键先进软化段——拉应力随伸长线性下降，降到阈值（γ 倍峰值强度）才算真断。软化斜率由参数 ζ 控制，ζ=0 就退化回 pb。
剪切方向没有软化，超强度直接断。断成剪切键时力和力矩不清零，动力学上更平稳。
还有一个容易被忽略的点：softbond 的胶结状态有 6 个（0 无胶结、1 拉断、2 剪断、3 完好、4 软化中、5 软化中转压缩）。状态 4 是 pb 没有的——它告诉你哪些键正在坏、但还没坏完，这是一个天然的渐进损伤观测窗口。
2. 对照测例怎么设计才公平
对比两种模型最容易翻车的点是"参数没对齐"，比出来的差异说不清来自模型还是来自参数。我们锁了三件事：
公平性三对齐：
① 同一份试样：4 案共用一次成样（0.05×0.10 m，r=0.32–0.46 mm，孔隙率 0.10），颗粒位置逐个一致；
② 同一套强度：σt=90 MPa、c=30 MPa、φ=50°、摩擦系数 0.5，成键间隙一致；
③ 刚度并联等效：pb 是线性(10 GPa)与胶结(8 GPa)两套弹簧并联，softbond 只有一套，所以取 18 GPa，让总刚度严格相等。
在这个基础上只放开一个变量——软化参数 ζ（γ 同步配合）：
每案都跑单轴压缩（终应变 5%）和巴西劈裂两口径，断键经 bond_break 回调写成 DFN 裂纹，终态逐条导出统计。
3. 先说一个意外收获：加载速率把峰值虚高了 75%
跑定量对比之前，我们先被自己的加载速率上了一课。同一套参数，只改应变率，pb 的单轴峰值：
从 1.0 降到 0.05，峰值掉了 43%——快加载的"强度"里有近一半是惯性撑出来的动态强化。做宏微观参数标定的同学，这一条比 softbond 本身更值钱：曲线有台阶、峰值忽高忽低，先查速率，别急着调参数。
下文所有结果都基于 0.05 /s 的慢速档。
4. 单轴：一样的上升段，不一样的塌法
图1 是四案的单轴曲线。上升段四条线几乎叠在一起——这是应该的，弹性段不认模型。分岔发生在开裂起点（约 0.5% 应变）之后：
pb（蓝线）：峰值 92.6 MPa，之后断崖式下跌——键一断单元就瘫，裂缝集中成一条共轭 X 剪切带； softbond 三档：峰值 96.2–100.2 MPa，峰后缓降，试样塌得慢得多。
图2 的裂纹形态把差别画得更直白：pb 的裂纹聚成一条干净的 X 带，带外试样几乎完好；softbond 的裂纹弥散铺满整个试样，找不到主断裂带。同样的断键数量，pb 把损伤集中在一处换瞬间贯通，softbond 把损伤摊开换整体缓降。
这个差别跟软化参数基本无关——ζ=0 的 s b00 也一样弥散。它来自模型的体制：softbond 的键断掉之后，接触退回"可传弯矩"的无胶结模式，破碎颗粒之间还能顶住、还能传力；pb 断键即裸摩擦，承载力当场蒸发。
5. 巴西：劈开之后还能不能扛
巴西试验更直观。四案的抗拉峰值几乎重合（pb 8.50 MPa，softbond 7.89–7.94 MPa），峰值应变都在 0.4% 附近。真正的分岔在劈开之后：pb 劈完应力直落；ζ=0.5 和 ζ=1.0 两案在 1.2–1.6% 应变处又顶出 4–6 MPa 的二次承载峰——圆盘已经裂开，软化键和断后弯矩接触还在咬合传力。
图4 里 pb 是一条干净的主裂缝贯穿圆盘；softbond 则是主缝带一丛分枝，裂缝网络明显更宽。
6. UCS/σt：softbond 多给了什么
岩石的 UCS/σt 实测大多在 10–15。pb 的老毛病是脆断键让巴西强度偏高、比值压到带外；softbond 靠拉伸软化给这个比值松了绑。慢速加载下我们测到：
pb：UCS 92.6 MPa，σt 8.50 MPa，比值 10.9（带内下沿）； softbond：比值 12.2 / 12.3 / 12.6，随 ζ 单调上推。
注意抬升主要发生在 UCS 端（损伤弥散、峰后能扛），σt 端只是微降。softbond 文档里还留了一手：配合提高 c 或 φ 抑制剪切破坏，比值可以推得更高——这属于下一轮扫描的内容。
7. 一个新指标：裂纹应变窗
图6 是我们觉得最有意思的一张图。看累计断键数怎么随应变涨：
softbond：从 0.3% 应变就开始断键，边加载边攒损伤，曲线爬得早、爬得缓； pb：憋到 0.46% 峰值才突然放量，曲线几乎垂直跳升。
把"累计断键从 10% 涨到 90% 跨越的应变"定义成裂纹应变窗，四案的数字是：pb 0.23%，softbond 三档 0.48%、0.48%、0.59%——窗越宽，破坏越渐进；窗越窄，破坏越突然。这个指标随 ζ 单调变化，可以直接当成"脆性程度"的定量刻度用，比肉眼比曲线靠谱。
图7 则展示了 softbond 独有的观测量：处于软化态（状态 4）的接触占比。ζ=1 时峰后约有 0.12% 的接触"正在坏还没坏完"，随 ζ 增大而增多。量不大，但它就是损伤锋面的实时读数。
8. 什么材料适合换 softbond
结合机理和这轮测例，我们的选型建议：
一句话选型：要同时匹配抗压和抗拉、要看峰后过程、或材料明显"压碎不崩碎"时，把 pb 换成 softbond，多两个参数（ζ、γ）多两个自由度；只要峰值强度的常规标定，pb 够用。
9. 写在最后
诚实声明：本文测例为 2D、单一窄级配、带质量缩放（密度 ×1000），单轴 0.05/s、巴西 0.1/s 名义应变率——所有数字用于案间对比成立，直接外推到你的具体试样请先重标定。
模型出处在参考资料里。如果你想复现这组对照，整套脚本链（成样、加胶结、加载、裂纹导出、出图）是参数化生成的，改两个参数就能换成自己的试样。
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参考资料：
Ma Y., Huang H. DEM an alysis of failure mechanisms in the intact Brazilian test. Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 2018, 102: 109-119.（软化键思想的源头） Jiang M., Shen Z., Wang J. A novel three-dimensional contact model for granulates incorporating rolling and twisting resistances. Computers and Geotechnics, 2015, 65: 147-163.（无胶结分支的出处） Itasca. PFC 6.0 Documentation: Soft-Bond Model / Genesis and Testing of a Soft-Bonded Material. 来源：超级大的lobby
