基于相场法的岩石三点弯曲细观破坏数值模拟

摘要：

岩石中裂纹的起裂、扩展和贯通等行为是研究岩石变形、强度及稳定性的关键力学问题,通过数值方法预测和分析裂纹扩展行为具有重要意义.相场法在严谨准确的理论框架内,克服了传统断裂力学理论及数值计算方法显式追踪裂纹面的挑战,能很好地模拟裂纹起裂、扩展、分叉和多裂纹相互贯通.通过裂纹扩展主要区域建立了能够反映岩石内部细观结构的多尺度模型,利用相场法从细观力学尺度预测和分析了岩石三点弯曲时内部裂纹的起裂、扩展和贯通的破坏过程,分析了矿物颗粒的位置分布和能量释放率等参数对裂纹扩展行为的影响规律.通过与室内岩石三点弯曲宏观和细观试验对比分析,结果表明,本文建立的考虑玄武岩内部复杂细观结构特征的相场模型能够很好地模拟和预测岩石内裂纹的萌生、扩展和贯通等破坏过程.

关键词：相场法、三点弯曲、裂纹扩展、岩石力学、细观力学

所属期刊栏目：22

分类号：TU452;TD313(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金;煤炭资源与安全开采国家重点实验室-北京高等学校卓越青年科学家计划项目;煤炭资源与安全开采国家重点实验室-北京高等学校卓越青年科学家计划项目;教育部国家留学基金;中央高校基本科研业务费专项

在线出版日期：2022-12-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：13441-13449