基于微观力学的岩石静压入破碎过程数值模拟

作     者：杨洋 潘秉锁 YANG Yang;PAN Bingsuo

作者机构：中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院武汉430074 中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 

出 版 物：《中国科技论文》 (China Sciencepaper)

年 卷 期：2017年第12卷第9期

页      面：1024-1029,1043页

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20130145120004) 国家自然科学基金资助项目(51309208 50904052) 中国地质大学(武汉)"摇篮计划"资助项目(CUG140418) 

主　　题：岩石破碎 微观力学 静载荷 无网格伽辽金法 高阶理论 

摘      要：基于颗粒微观力学的方法建立了高阶应力-应变理论的损伤本构模型,并采用无网格伽辽金方法建立的离散化的数值模型对静载荷作用下的平底圆柱型压头压入花岗岩的变形(直至破碎)的过程进行了模拟分析。结果表明,最大剪应力分布云图以及破碎坑深度均与相关文献的研究结果基本吻合,验证了模型的合理性和有效性;在静压入过程中花岗岩模型表现出了明显的应变局部化现象,表明花岗岩是1种典型的应变软化材料;花岗岩内部的应力极限值总是集中在压头与岩石接触的边缘位置;中心对称轴上的最大剪应力极值点是岩石破碎的发源处;随着压头的逐渐压入,花岗岩内水平向的拉应力先于剪应力达到极限值,迫使周围的岩石发生崩离,导致张拉断裂。