准静态加载条件下的岩石破裂过程动态分析

作     者：魏炯 高富强 WEI Jiong;GAO Fuqiang

作者机构：中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭科学研究总院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 

出 版 物：《水利与建筑工程学报》 (Journal of Water Resources and Architectural Engineering)

年 卷 期：2022年第20卷第3期

页      面：108-114页

学科分类：08[工学] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52074154,51904153) 天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项项目(KJ-2019-TDKCSYS-01,KJ-2022-KCZD-01,2022-2-TD-MS012) 

主　　题：岩石力学 单轴压缩 岩石破裂 动力计算 时间步长 

摘      要：自然界所有的物质都处于由空间和时间构成的四维时空之中,任何力学过程都是与空间和时间相关的过程。但准静态加载条件下的时间维度往往为人们所忽略。文章通过数值计算,解释了准静态力学问题简化为静态问题的合理性,证明了准静态加载条件下动态分析的正确性,讨论了其时间步长的选取原则。研究表明:动力问题和静力问题(准静态问题)具有统一性,在准静态加载条件下选择动态求解器计算是可行的,应力波的传播、透射和反射对计算结果没有影响;在动力计算中,时间步长选取不但与单元尺寸和波速有关,而且与加载速率相关,在准静态加载条件下,选择较大的时间步长依然可以保证计算精度;时间步长对岩石的应力应变曲线和损伤与破裂模式影响较大。为保证岩石应力应变曲线和破裂模式的稳定性和可重复性,时间步长应小于0.03tp。