| 模拟岩石破裂过程的块体单元离散弹簧模型 |
| 周东, 王杰, 李世海
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| 2013-12-10
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| 摘要 | 在变形体离散元的基础上，建立块体单元离散弹簧模型，并应用于岩石破裂过程的数值模拟研究。该模型以连续介质力学理论为基础，将块体单元离散为具有明确物理意义的弹簧系统，通过对弹簧系统的能量泛函求变分获得各弹簧的刚度系数，进而可以直接利用弹簧刚度求解单元的变形和应力，提高计算效率。以重力作用下的岩质边坡计算为例，通过与传统的有限元进行对比，验证该模型弹性计算结果的正确性。在该基础上，引入Mohr-Coulomb与最大拉应力的复合破坏准则，判断单元的破坏状态及破裂方向。当单元的内部破坏面确定后，则通过块体切割的方式实现单元破坏，并建立单元边界和单元内部的双重破裂机制，实现块体由连续到非连续的破裂过程，进而显示的模拟裂纹的形成和扩展。最后，以巴西圆盘劈裂、单轴压缩破裂以及三点弯曲梁等典型算例验证该方法，结果表明，该方法可以较好地模拟拉伸、压剪等应力状态下裂纹的形成和扩展，从而可模拟岩石介质由连续到非连续的破裂过程。 |
| 关键词 | 地质灾害预测, 岩石力学, 离散弹簧, 单元破裂, 裂纹扩展
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| 语种 | 中文
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| 文献类型 | 科技报告
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| 条目标识符 | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/90555
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| 专题 | 流固耦合系统力学重点实验室
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| 作者单位 | 中国科学院力学研究所, 中国科学院力学研究所, 中国科学院力学研究所
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推荐引用方式
GB/T 7714 |
周东, 王杰, 李世海. 模拟岩石破裂过程的块体单元离散弹簧模型,2013.
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