基于应变能密度理论的岩石破裂数值模拟方法研究.pdf

文档介绍：第 32 卷第 5 期岩土力学
2011 年 5 月 Rock and Soil Mechanics May 2011
文章编号:1000-7598 (2011) 05-1575-08


基于应变能密度理论的岩石破裂
数值模拟方法研究
孙倩,李树忱,冯现大,李文婷,袁超
(山东大学岩土与结构工程研究中心,济南 250061)

摘要:采用双线性应变软化本构模型结合能量耗散原理建立了损伤本构方程,并通过应变能密度理论建立了细观单元岩石
破坏的能量判别准则。当某一单元所存储的应变能超过某固定值时,单元进入损伤状态,同时单元的损伤程度随着能量耗散
的增加而增加,损伤单元的材料属性也随之改变,直到变为具有一定残余强度的单元。随着荷载增加,单元损伤的程度变大,
当单元储存的应变能超过所建立的能量判别准则时,定义单元破坏,随着破坏单元的数目不断增多,破坏单元相互连通形成
宏观裂纹,实现了利用线性计算完成非线性计算的过程,避免了数值计算在单元断裂时的奇异性,模拟了岩石的峰后破裂行
为。对上述算法利用 FLAC 中的 FISH 语言开发了岩石破裂化计算程序,并将该程序成功应用于巴西劈裂和中间裂隙拉伸试
验的破裂模拟过程中,其模拟结果与相应的理论和试验结果吻合较好,说明该方法对于模拟岩石破裂过程的正确性和可行性。
关键词:应变能密度;能量耗散;岩石破裂;FLAC2D
中图分类号:O 241 文献标识码:A


Study of numerical simulation method of rock fracture based
on strain energy density theory

SUN Qian, LI Shu-chen, FENG Xian-da, LI Wen-ting, YUAN Chao
(Research Center of Geotechnical & Structural Engineering, Shandong University, Ji′nan 250061, China)

Abstract: For the nonlinear fracture phenomena of rock, many numerical methods are carried out for study, but the numerical
simulation methods for cracked rock are still being studied. Therefore, this bines the bilinear strain softening constitutive
model with energy dissipation principle to establish damage constitutive equations; and through the strain energy density theory,
energy failure criterion of mesoscopic element is established. When the strain energy o