一个无otropic Peridynamic 模型用于模拟同otropic 和无otropic 岩石中的裂纹传播
Kaiwei Tian1,2, Zeqi Zhu1,2, Qian Sheng1,2
1State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China.
这项研究引入了一种先进的围动力学模拟方法,用于模拟岩石断裂. 这种新模型准确地预测了同otropic 和 anisotropic 岩石中的复杂裂路径,并通过实验数据验证了这一点.
科学领域:
- 计算力学 计算力学 计算力学
- 地质力学 地质力学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 在岩石中模拟准静态断裂传播对于理解地质过程和工程应用至关重要.
- 现有的方法往往难以准确捕捉复杂的裂行为,特别是在异性质材料中.
- 周动力学方法提供了一个有前途的替代方案,因为它们能够处理不连续性而不需要明确的裂纹跟踪.
研究的目的:
- 扩展周动力最小平方最小化 (PDLSM) 框架,用于模拟异型岩石中断裂传播.
- 将最大能量释放率 (MERR) 标准集成到 PDLSM 中,以准确预测裂纹路径和角度.
- 通过对异型和异型岩石标本的实验结果验证拟议的异型PDLSM (AN-PDLSM) 模型.
主要方法:
- 通过整合一种异构断裂力学模型,开发了一个异构断裂力学模型 (AN-PDLSM).
- 纳入最大能量释放率 (MERR) 标准和J-整合方法来评估键断裂和确定裂纹传播.
- 采用一个独立于网格的,为裂传播模拟采用线性断裂模型.
主要成果:
- 在半圆形曲试验中,AN-PDLSM模型准确地复制了同otropic标本中的断裂轨迹.
- 模拟揭示了弱系数对异性质岩石裂纹形态的影响.
- 该模型与有关床角对异型岩石中断裂路径影响的实验结果有很好的一致性.
结论:
- 拟议的AN-PDLSM模型有效地模拟了在同otropic 和异otropic 岩石中的准静态断裂传播.
- 整合MERR和J-整数可以准确地预测裂行为和角度.
- 该AN-PDLSM擅长捕捉复杂的,振荡裂纹路径特征的异性质岩石材料.
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